JP2005254395A - Skiing robot and its controlling method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、スキーターンを行うロボットに関し、特には自身で動作を制御し所定のターン経路に沿って滑走を行えるスキーロボットに関する。 The present invention relates to a robot that performs a ski turn, and more particularly to a ski robot that controls its own operation and can slide along a predetermined turn path.
従来、スキー技術の要をなすターン技術は、スキーの運動が非常に高速であり、かつ腰、膝等の関節の微妙な動きを必要とするため、スキーヤーの関節動作からこれを詳細に解析することは非常に困難であった。このため、ロボットにスキー板を履かせてスキー操作を行わせ、ターン技術を原理的に解析してスキー操作技術の上達、スキー用品の進歩などに役立てるためにスキーロボットが研究されてきた。 Traditionally, the turn technology, which is a key part of ski technology, is very fast in skiing and requires delicate movements of the joints such as the hips and knees. It was very difficult. For this reason, ski robots have been studied in order to allow the robot to perform ski operations by wearing skis, to analyze the turn technique in principle and to improve the ski operation technique and to improve ski equipment.
例えば特許文献1には、絨毯面などからなる斜面をラジコン操作により大腿部の回旋動作を制御してプルークボーゲン、シュテムターン、パラレルターン、ウエーデルンなどのアルペンスキーの技術で滑走しうるスキーロボットが開示されている。即ち、このスキーロボットには、腰部材の両側に設けた脚部材下端に前後方向に長いスキー部材が取り付けられている。またこの各脚部材は、その上側部位において下方に傾斜する軸線を中心として左方向あるいは右方向に同時に回動可能(内旋および外旋が可能)となるように前記腰部材に取り付けてなり、該各脚部材を、各々独立したサーボモータを用いて作動させ得るように構成している。そして、左右のサーボモータをラジコンによって独立的に作動させ、スキーロボットを所要動作で滑走させるものである。この構成からスキーロボットは、遠隔操作によって各々のスキー部材に関して回旋と角付けとを独立的に同時に行わせることができ、しかも回旋角度や角付け角度を独立的かつ微妙に調整することが可能であるとしている。
For example,
また従来スキーロボットとしては、予め決められた動作プログラムに従って所定の関節を動作させてスキーターンを行わせるものもあった。例えば、非特許文献1には、股関節の内外転動作のみを行うスキーロボットが紹介されている。このスキーロボットは、胴体部の下方左右にサーボモータにより内外転動作のみを自在とした股関節と、この股関節下部にそれぞれスキー板を足に履かせた左右2本の脚部とを有したロボットである。そしてこのロボットには、一定の斜度をもち表面に雪を敷いた滑走台の上でスキーターンを行わせており、またそのターン駆動制御は、所定のターン軌跡を創生するよう予め股関節の角度の変化動作を組んでおいた動作プログラムにより股関節を内外転のみ駆動して行われているものである。
In addition, some conventional ski robots perform a ski turn by operating a predetermined joint in accordance with a predetermined operation program. For example, Non-Patent
また例えば、非特許文献2には、胴体部の下方左右の股関節にサーボモータ駆動の内外転軸と、左右の股関節にそれぞれ支承された脚部の大腿部にサーボモータ駆動の回旋軸とを設け、左右2本の脚部下端にそれぞれスキー板を履かせた構成のスキーロボットを開示している。このスキーロボットは、プログラム動作により脚部の内外転運動と、大腿部の回旋運動とを行わせてスキーターンを実現させている。そして、上記2軸の関節動作とスキー板に発生する力、ターン運動を照らし合わせてそれらの関係を分析している。
Further, for example, in
スキーヤーが実際に自然環境下で滑降する場合、その滑走面である雪面の物理的条件、即ち、滑走斜面の傾斜角度や凹凸の大小、並びに粉雪、ざらめ雪、アイスバーン、新雪、深雪などの積雪状態は、刻々と変化する。このためスキーヤーは、これらの次々と変化する滑降条件に対しスキー操作により自己の滑走速度や滑走方向、滑走姿勢などを臨機応変に変化させて対応している。よってこのスキーヤーのスキー操作に似せようとすると、スキーロボットは、斜面の角度や凹凸、斜面とスキー板との摩擦係数などの物理的条件の変化にタイムリーに対応して自身の動作速度や動作状態を変化させ、スキー板の滑走速度や滑走方向、および自身の姿勢を制御できねばならない。しかしながら、確かに従来のスキーロボットには、関節を制御してスキー動作を行わせるロボットは存在したものの、自身の滑走状態を把握しながら、自らが動作の制御を行えるものではなかった。 When a skier actually slides down in a natural environment, the physical conditions of the snow surface that is the sliding surface, that is, the slope angle and unevenness of the sliding slope, as well as powder snow, rough snow, ice burn, fresh snow, deep snow, etc. The snow cover condition of is constantly changing. For this reason, the skier responds to these continuously changing downhill conditions by changing his / her own running speed, running direction, running posture, and the like by skiing. Therefore, when trying to resemble the skiing operation of this skier, the ski robot responds to changes in physical conditions such as the slope angle and unevenness, the friction coefficient between the slope and the ski in a timely manner, and its speed and motion. It must be able to change the state and control the skiing speed and direction and the attitude of the ski. However, although there is certainly a robot that controls the joints to perform the skiing operation in the conventional skiing robot, the robot itself cannot control the operation while grasping its own sliding state.
たとえば、特許文献1に記載のスキーロボットは、各種の関節動作でターンが可能であること、およびその中でも大腿部の回旋動作が効果的な動作であることなどを示している。しかし、ロボット操作は、マニュアルによる操作と実演に限られており、ロボットが自己判断により自身でスキー操作を行っている技術ではない。
For example, the ski robot described in
また従来、例えば非特許文献1、または非特許文献2に開示されたロボットのように、予め決められた動作プログラムに従って関節を動作させてスキーターンを行わせるスキーロボットもあった。これらの内で前者の非特許文献1に紹介されたスキーロボットは、一定の斜度をもち表面に雪を敷いた滑走台の上でスキーターンを行っており、またそのターン駆動制御は、所定のターン軌跡を追従するよう予め股関節の角度の変化動作を組込んでおいた動作プログラムにより股関節の内外転のみを駆動して行っているものである。次いで後者の非特許文献2のスキーロボットは、胴体部の左右股関節に内外転軸と、左右股関節に支承された脚部の大腿部に回旋軸とを設けた構成であり、やはりプログラム動作によりこれら脚部の内外転運動と、大腿部の回旋運動とを行わせてスキーターンを実現させている。このようにこれらのスキーロボットは、前もって入力設定されたプログラム動作により所定の関節を制御して定められたスキー動作を行うものであり、滑降時に自己判断により自身で滑走を制御していない。
Conventionally, there has been a ski robot that performs a ski turn by operating a joint according to a predetermined operation program, such as the robot disclosed in Non-Patent
以上述べた理由から、従来のスキーロボットでは、滑降斜面の物理的条件変化の激しい状況の中で、常に安定して滑走することは極めて難しい。即ち、従来のロボット制御方法では、斜面の角度が変化したり、斜面とスキー板との摩擦係数が変化したりすると、その都度、即座に、ターンのプログラムを予め探索しておいた転倒しないための条件(変化後に適応する条件)でのプログラムに変更する必要がある。しかし、この条件設定は至難であるばかりかその変更にも即応性がない。よって、この従来のスキーロボットでは、コースを定めないフリー滑走は勿論、ターン切換え位置を指定したターン軌道の滑走もこれを安定して行うことができない。また例えば、予め立てられたポールの間をターンするコースなど所定のターン経路を設定しその通過速度を競うスキー競技などでは、そのスキー動作をロボットの実演解析によりスキルアップするのが有効であると考えられるが、この高速かつ複雑なスキーターン動作を従来型のロボットで実現させることは不可能であると言える。 For the reasons described above, it is extremely difficult for a conventional ski robot to always stably skate in a situation where physical conditions of downhill slopes change drastically. That is, in the conventional robot control method, if the angle of the slope changes or the friction coefficient between the slope and the ski changes, the turn program that has been searched for in advance is not immediately overturned. It is necessary to change to a program under the above conditions (conditions that adapt after change). However, this condition setting is not only difficult, but the change is not responsive. Therefore, in this conventional ski robot, it is not possible to stably perform the sliding of the turn trajectory in which the turn switching position is specified as well as the free sliding without defining the course. In addition, for example, in a skiing competition where a predetermined turn path is set such as a course that turns between poles set in advance and competes for the passing speed, it is effective to improve the skill of the skiing operation by analyzing the demonstration of the robot. It can be considered that it is impossible to realize this high-speed and complicated ski turn operation with a conventional robot.
本発明は前述の問題点に着目してなされたもので、滑走面の条件変化に対応して自身で動作を制御し、所定のターン経路に沿って安定して滑走できるスキーロボットを提供することを目的とする。 The present invention has been made paying attention to the above-mentioned problems, and provides a ski robot that can control its operation in response to a change in the condition of the sliding surface and can stably slide along a predetermined turn path. With the goal.
上記目的を達成するために、第1発明は、胴体部と、該胴体部の下方に設けられた左右の股関節を介して上記胴体部の荷重を支持する左右2本の脚部とを有し、雪面または同様の低摩擦斜面を滑走させるため、該脚部の接地面にそれぞれスキー板を装着したスキーロボットにおいて、
上記股関節に上記脚部を内外転させる股関節内外転軸を設け、
上記スキーロボットのいずれかの部位に滑走中のスキーロボットの方位と速度を計測できる計測装置を設け、
上記胴体部にコントローラを設け、上記計測装置からの検出量に基いて、上記コントローラが上記股関節内外転軸を制御可能なことを特徴とする。
上記「計測装置」とは、滑走中のスキーロボットの方位と速度を測定できる様々な装置をいい、方位センサや速度センサのみならず、3軸加速度計を含むものとする。また、後述するロボットを外部からビデオカメラにより撮影した画像から検出し無線によってロボットにフィードバックする実施形態の場合、このフィードバックするための装置が計測装置に該当する。
In order to achieve the above object, the first invention has a body part and two left and right leg parts that support the load of the body part via left and right hip joints provided below the body part. In order to slide on a snow surface or a similar low friction slope, a ski robot having a ski board on the ground contact surface of the leg,
A hip joint inversion shaft for turning the leg portion inward and outward at the hip joint is provided,
A measuring device that can measure the direction and speed of the skiing robot that is sliding on any part of the skiing robot is provided.
A controller is provided in the body part, and the controller can control the hip joint inversion / extraction shaft based on a detection amount from the measuring device.
The “measuring device” refers to various devices that can measure the direction and speed of a skiing robot, and includes not only an orientation sensor and a speed sensor but also a three-axis accelerometer. In an embodiment in which a robot described later is detected from an image captured by a video camera from the outside and fed back to the robot wirelessly, this feedback device corresponds to the measurement device.
また、スキーロボットの用途に応じて、第2発明は、胴体部と、該胴体部の下方に設けられた左右の股関節を介して上記胴体部の荷重を支持する左右2本の脚部とを有し、雪面または同様の低摩擦斜面を滑走させるため、該脚部の接地面にそれぞれスキー板を装着したスキーロボットにおいて、
上記脚部には、脚部を屈曲可能とする膝関節を設け、
上記股関節には股関節を屈曲させる股関節屈曲軸を、上記膝関節には膝関節を屈曲させる膝関節屈曲軸を設け、
上記スキーロボットのいずれかの部位に滑走中のスキーロボットの方位と速度を計測できる計測装置を設け、
上記胴体部にコントローラを設け、上記計測装置からの検出量に基いて、上記コントローラが上記股関節屈曲軸と上記膝関節屈曲軸を制御可能なことを特徴とする。
Further, according to the application of the ski robot, the second invention includes a torso part and two left and right leg parts that support the load of the torso part via left and right hip joints provided below the torso part. In a ski robot with a ski board attached to the ground contact surface of the leg to slide on a snow surface or similar low friction slope,
The above leg is provided with a knee joint that allows the leg to bend,
The hip joint is provided with a hip joint bending axis for bending the hip joint, and the knee joint is provided with a knee joint bending axis for bending the knee joint,
A measuring device that can measure the direction and speed of the skiing robot that is sliding on any part of the skiing robot is provided.
A controller is provided in the body part, and the controller can control the hip flexion axis and the knee flexion axis based on a detection amount from the measuring device.
更に、第3発明は、胴体部と、該胴体部の下方に設けられた左右の股関節を介して上記胴体部の荷重を支持する左右2本の脚部とを有し、雪面または同様の低摩擦斜面を滑走させるため、該脚部の接地面にそれぞれスキー板を装着したスキーロボットにおいて、
上記脚部には、脚部を屈曲可能とする膝関節を設け、
上記股関節には上記脚部を内外転させる股関節内外転軸と上記股関節を屈曲させる股関節屈曲軸を設け、上記膝関節には膝関節を屈曲させる膝関節屈曲軸を設け、
上記スキーロボットのいずれかの部位に滑走中のスキーロボットの方位と速度を計測できる計測装置を設け、
上記胴体部にコントローラを設け、上記測定装置からの検出量に基いて、上記コントローラが任意の上記股関節内外転軸、上記股関節屈曲軸、上記膝関節屈曲軸を制御可能なことを特徴とする。
Furthermore, the third invention has a body part and two left and right leg parts for supporting the load of the body part via the left and right hip joints provided below the body part, and the snow surface or the like To ski on a low friction slope, in the ski robot each equipped with a ski on the ground contact surface of the leg,
The above leg is provided with a knee joint that allows the leg to bend,
The hip joint is provided with a hip joint abduction shaft for turning the leg inward and outward, and a hip joint bend axis for bending the hip joint, and the knee joint is provided with a knee joint bending axis for bending the knee joint,
A measuring device that can measure the direction and speed of the skiing robot that is sliding on any part of the skiing robot is provided.
A controller is provided in the body part, and the controller can control any of the hip joint inversion / extraction shaft, the hip joint flexion axis, and the knee joint flexion axis based on a detection amount from the measurement device.
また、第4発明は、上記したスキーロボットにおいて、前記脚部と前記スキー板の接続部に荷重センサを設け、
上記荷重センサからの検出量に基いて、前記コントローラが任意の前記股関節内外転軸、前記股関節屈曲軸、前記膝関節屈曲軸を制御可能なことを特徴とする。これにより、スキーヤーの動作に近いスキー操作が可能となる。
Further, the fourth invention is the above-described ski robot, wherein a load sensor is provided at a connection portion between the leg portion and the ski.
The controller can control any of the hip joint inversion / extraction shaft, the hip joint flexion axis, and the knee joint flexion axis based on a detection amount from the load sensor. Thereby, a ski operation close to the operation of the skier is possible.
第5発明は、胴体部と、該胴体部の下方に設けられた左右の股関節を介して上記胴体部の荷重を支持する左右2本の脚部とを有し、雪面または同様の低摩擦斜面を滑走させるため、該脚部の接地面にそれぞれスキー板を装着したスキーロボットにおいて、
上記股関節に上記脚部を内外転させる股関節内外転軸を設け、
上記脚部と上記スキー板の接続部に荷重センサを設け、
上記胴体部にコントローラを設け、
上記荷重センサからの検出量に基いて、上記コントローラが上記股関節内外転軸を制御可能なことを特徴とする。
5th invention has a trunk | drum and two right-and-left leg parts which support the load of the said trunk | drum via the left and right hip joint provided under this trunk | drum, and it is a snow surface or the same low friction In ski robots, each of which is equipped with a ski on the ground contact surface of the leg to slide down the slope,
A hip joint inversion shaft for turning the leg portion inward and outward at the hip joint is provided,
A load sensor is provided at the connection between the leg and the ski,
A controller is provided in the body part,
The controller is capable of controlling the hip joint inversion / extraction shaft based on a detection amount from the load sensor.
第6発明は、胴体部と、該胴体部の下方に設けられた左右の股関節を介して上記胴体部の荷重を支持する左右2本の脚部とを有し、雪面または同様の低摩擦斜面を滑走させるため、該脚部の接地面にそれぞれスキー板を装着したスキーロボットにおいて、
上記脚部には、脚部を屈曲可能とする膝関節を設け、
上記股関節には股関節を屈曲させる股関節屈曲軸を、上記膝関節には膝関節を屈曲させる膝関節屈曲軸を設け、
上記脚部と上記スキー板の接続部に荷重センサを設け、
上記胴体部にコントローラを設け、
上記荷重センサからの検出量に基いて、上記コントローラにより上記股関節屈曲軸と上記膝関節屈曲軸を制御可能なことを特徴とする。
6th invention has a trunk | drum and two right and left leg parts which support the load of the said trunk | drum via the left and right hip joint provided under this trunk | drum, and it is a snow surface or the same low friction In ski robots, each of which is equipped with a ski on the ground contact surface of the leg to slide down the slope,
The above leg is provided with a knee joint that allows the leg to bend,
The hip joint is provided with a hip joint bending axis for bending the hip joint, and the knee joint is provided with a knee joint bending axis for bending the knee joint,
A load sensor is provided at the connection between the leg and the ski,
A controller is provided in the body part,
The hip flexion axis and the knee flexion axis can be controlled by the controller based on a detection amount from the load sensor.
第7発明は、胴体部と、該胴体部の下方に設けられた左右の股関節を介して上記胴体部の荷重を支持する左右2本の脚部とを有し、雪面または同様の低摩擦斜面を滑走させるため、該脚部の接地面にそれぞれスキー板を装着したスキーロボットにおいて、
上記脚部には、脚部を屈曲可能とする膝関節を設け、
上記股関節には上記脚部を内外転させる股関節内外転軸と上記股関節を屈曲させる股関節屈曲軸を設け、上記膝関節には膝関節を屈曲させる膝関節屈曲軸を設け、
上記脚部と上記スキー板の接続部に荷重センサを設け、
上記胴体部にコントローラを設け、
上記荷重センサからの検出量に基いて、上記コントローラにより任意の上記股関節内外転軸、上記股関節屈曲軸、上記膝関節屈曲軸を制御可能なことを特徴とする。
7th invention has a trunk | drum and two right and left leg parts which support the load of the said trunk | drum via the left and right hip joints provided under the trunk | drum, and it is a snow surface or the same low friction In ski robots, each of which is equipped with a ski on the ground contact surface of the leg to slide down the slope,
The above leg is provided with a knee joint that allows the leg to bend,
The hip joint is provided with a hip joint abduction shaft for turning the leg inward and outward, and a hip joint bend axis for bending the hip joint, and the knee joint is provided with a knee joint bending axis for bending the knee joint,
A load sensor is provided at the connection between the leg and the ski,
A controller is provided in the body part,
Based on the detection amount from the load sensor, the controller can control any of the hip joint inversion / extraction axis, the hip flexion axis, and the knee flexion axis.
第8発明は、上記したスキーロボットにおいて、
前記脚部に脚部の下肢部を旋回させる大腿部回転軸を設け、
前記コントローラは、前記計測装置、および/または、前記荷重センサからの検出量に基いて、前記大腿部回転軸を制御可能なことを特徴とする。
The eighth invention is the above-described ski robot,
A thigh rotation axis for turning the lower limb of the leg is provided in the leg,
The controller can control the thigh rotation axis based on a detection amount from the measurement device and / or the load sensor.
また、第9発明は、上記したスキーロボットにおいて、前記計測装置は少なくとも速度センサと方位センサを備えることを特徴とする。これにより、簡易・安価に本発明を実施することが可能となる。 According to a ninth aspect of the present invention, in the above-described ski robot, the measurement device includes at least a speed sensor and an orientation sensor. Thereby, it becomes possible to implement this invention simply and cheaply.
第10発明は、上記した構成になるスキーロボットを制御する方法において、前記方位センサで斜面上の滑走方向を検出すると共に前記速度センサで前記スキー板の滑走速度を検出し、これらの検出量とターン半径からスキーロボットに作用する遠心力を求め、該遠心力と前記荷重センサから求めた重力との合力からスキーの回転に必要なスキー板の角付け角およびスキーロボットの姿勢を制御する方法としている。 According to a tenth aspect of the present invention, in the method for controlling a ski robot having the above-described configuration, the direction sensor detects a sliding direction on a slope, and the speed sensor detects a skiing speed of the ski. As a method of obtaining the centrifugal force acting on the ski robot from the turn radius, and controlling the angle of the ski plate and the attitude of the ski robot necessary for ski rotation from the resultant force of the centrifugal force and the gravity obtained from the load sensor Yes.
また第11発明は、上記した構成になるスキーロボットを制御する方法において、前記スキーロボットの滑走中の現在位置を求めると共に該現在位置と予め設定した所定のターン位置との間の距離を求め、該距離に対応してスキー板のエッジ角度を増減させてそのエッジを反転することによりターン切換えを行う制御方法としている。 The eleventh aspect of the invention is a method for controlling a ski robot having the above-described configuration, wherein the current position of the ski robot during sliding is obtained and the distance between the current position and a predetermined turn position set in advance is obtained. In accordance with the distance, a control method for switching the turn is performed by increasing / decreasing the edge angle of the ski and reversing the edge.
第12発明は、上記した構成になるスキーロボットを制御する方法において、前記スキーロボットの前記脚部下端の足部に設けた前記荷重センサから求めたそれぞれの検出量を用いることにより前記スキーロボットの各関節を動作させて、左右の上記足部がそれぞれ所定の荷重になるように左右方向へ重心移動を行って左右荷重のバランス制御を行う、または上記足部の前後がそれぞれ所定の荷重になるように前後方向へ重心移動を行って前後荷重のバランス制御を行う制御方法としている。 According to a twelfth aspect of the present invention, in the method for controlling a ski robot having the above-described configuration, the detection amount of the ski robot is determined by using the respective detection amounts obtained from the load sensors provided on the foot portions at the lower ends of the leg portions of the ski robot. Operate each joint and move the center of gravity in the left and right direction so that the left and right foot parts have a predetermined load, respectively, to control the balance of the left and right loads, or the front and rear of the foot parts have a predetermined load, respectively. Thus, the control method is such that balance control of the longitudinal load is performed by moving the center of gravity in the longitudinal direction.
第13発明は、上記した構成になるスキーロボットを制御する方法において、前記コントローラは、滑走中の前記スキーロボットの速度を求め、この速度が所定の値より大きい/小さいときには、各関節を動作させて、減速制御/増速制御を行うことを特徴とするスキーロボットの速度制御方法としている。 A thirteenth aspect of the invention is a method for controlling a ski robot configured as described above, wherein the controller obtains the speed of the ski robot during sliding and operates each joint when the speed is larger / smaller than a predetermined value. Thus, the speed control method of the ski robot is characterized by performing deceleration control / acceleration control.
第1発明から第9発明により、スキーロボットは備えた計測装置(方位センサ、速度センサ)並びに荷重センサにより、滑走状態に関する様々な情報を得て、その情報に基いて適宜スキー操作を行える。これにより、用途や目的に応じた様々な滑走が実現可能となる。 According to the first to ninth aspects of the invention, the ski robot can obtain various information related to the sliding state by the measuring device (direction sensor, speed sensor) and load sensor provided, and can appropriately perform the ski operation based on the information. Thereby, various sliding according to a use and a purpose is realizable.
第1発明から第4発明によるとスキーロボットは、ロボット自身に搭載した速度センサ、方位センサによりロボット滑走時の各時点における滑走速度と滑走方向(斜面の最大傾斜ラインとのなす角度)を求めることができる。そして、自身のコントローラによりこの滑走速度と滑走方向のデータの積分からロボットの現在位置を求めることができる。更に、第4発明のスキーロボットは、コントローラにより(以降省略する)これらの検出量と荷重センサおよびロボットの各関節角度(ロボットの姿勢)とから所定位置における滑走中の荷重バランスの状態を知ることができ、次にロボットが取るべき転倒防止のための姿勢制御を行うことができる。これよりスキーロボットは、その滑走速度や滑走方向が斜面の角度や凹凸、斜面とスキー板との摩擦係数などの物理的条件やロボットの動作速度や動作状態によって変化しても、その時点で起こすべき次の動作を決めこれを自身でタイムリーに実行することができる。さらにロボットは、所定のターン軌道上での現在位置を求めると共にこれを認識してその都度次にとるべき姿勢ダイヤグラム(所定のターン軌跡を滑走するための関節角動作のダイヤグラム)を決定し、これに従った各関節の動作の制御を即座に実行することにより所定のターン軌道上を安定して滑走することができる。 According to the first to fourth inventions, the ski robot obtains a sliding speed and a sliding direction (an angle formed by the maximum slope line of the slope) at each time point when the robot slides by using a speed sensor and a direction sensor mounted on the robot itself. Can do. Then, the current position of the robot can be obtained from the integration of the data of the sliding speed and the sliding direction by its own controller. Furthermore, the ski robot according to the fourth aspect of the invention knows the state of load balance during sliding at a predetermined position from the detected amount, the load sensor, and each joint angle (robot posture) of the robot by the controller (hereinafter omitted). Next, posture control for preventing the robot from falling over can be performed. As a result, even if the skiing speed and direction of the ski robot change depending on the physical conditions such as the angle and unevenness of the slope, the coefficient of friction between the slope and the ski, and the operating speed and operating state of the robot, they will occur at that time. You can determine the next action to be performed and perform this in a timely manner. Furthermore, the robot obtains the current position on the predetermined turn trajectory and recognizes it to determine the posture diagram (joint angle motion diagram for sliding on the predetermined turn trajectory) to be taken each time. By immediately controlling the movement of each joint according to the above, it is possible to stably slide on a predetermined turn trajectory.
第9発明によると、簡易・安価に本発明を実施することが可能となる。また、装置の小型化・軽量化により、スキーロボットの操作性が向上する。 According to the ninth invention, the present invention can be implemented easily and inexpensively. In addition, the operability of the ski robot is improved by reducing the size and weight of the device.
また第10発明によると、スキー板に設けた方位センサおよび速度センサからの検出量を演算してスキーロボットの重心位置での滑走方向および滑走速度を検出し、これらの検出量とターン半径からスキーロボットの重心に作用する遠心力を求める。そして、該遠心力と前記荷重センサから求めた重力との合力からスキーの回転に必要なスキー板の角付け角およびスキーロボットの姿勢を制御することができる。即ち、スキーロボットの重心からの作用力の方向が2本のスキー板の間を通るように股関節の内外転軸角度を操作して、スキー板のエッジ角度を合わせることで転倒しない姿勢を保つことができる。このように本発明のスキーロボットは、スキーヤーがターン時に内傾姿勢をとってエッジを立てこの時生じる遠心力に対抗するスキー操作に似せた動作が行えるので、倒れることなく安定してターンができる。 According to the tenth invention, the detection amount from the azimuth sensor and speed sensor provided on the ski is calculated to detect the sliding direction and the sliding speed at the center of gravity of the ski robot. Find the centrifugal force acting on the center of gravity of the robot. The angle of the ski plate and the attitude of the ski robot necessary for the rotation of the ski can be controlled from the resultant force of the centrifugal force and the gravity obtained from the load sensor. That is, it is possible to maintain a posture that does not fall by adjusting the edge angle of the ski by adjusting the angle of the hip joint so that the direction of the acting force from the center of gravity of the ski robot passes between the two skis. . As described above, the ski robot according to the present invention can perform an operation similar to a ski operation in which the skier takes an inclining posture at the time of turning to make an edge and counters the centrifugal force generated at this time, so that the skier can stably turn without falling down. .
第11発明によると、スキーロボットは、所定ターンの動作中にスキー板上の速度センサと方位センサとの検出量から滑走速度と滑走方向とをそれぞれ求め、また滑走速度と滑走方向との検出量の積分から滑走現在位置を計算で求める。そして、この現在位置と予め設定したターン位置(エッジ反転位置)との間の距離を求め、この距離に対応してスキー板のエッジ角度を増減させてそのエッジを反転することによりロボット自身でターン切換えを行うことができる。また、複数のターンを組み合わせた所定のターン軌道を滑走する場合も、ロボット自身が滑走状態を把握しながら次にとるべき姿勢ダイヤグラム(関節角動作のダイヤグラム)を作成することができ、このダイヤグラムに従って関節を操作することで複数のターンよりなる所定のターン経路に沿ってスキー操作ができる。例えばロボットは、所定のターン経路(予め立てられたポールの間をターンするコースなど)を滑走するように動作の制御が行える。 According to the eleventh aspect, the ski robot obtains the sliding speed and the sliding direction from the detection amounts of the speed sensor and the direction sensor on the ski during the predetermined turn, and the detection amount of the sliding speed and the sliding direction. The current gliding position is calculated from the integration of. Then, a distance between the current position and a preset turn position (edge reversal position) is obtained, and the robot turns itself by reversing the edge by increasing / decreasing the edge angle of the ski according to this distance. Switching can be performed. Also, when sliding along a predetermined turn trajectory that combines multiple turns, the robot itself can create a posture diagram (joint angle motion diagram) to be taken while grasping the sliding state, and according to this diagram By operating the joint, ski operation can be performed along a predetermined turn path composed of a plurality of turns. For example, the robot can control the operation so as to slide along a predetermined turn path (such as a course that turns between predetermined poles).
第12発明によると、スキーロボットは、脚部下端の左右足部に荷重センサをそれぞれ設けているので、これらの検出量を用いることにより股関節の内外転軸を動作させ、左右の該足部がそれぞれ所定の荷重になるよう前記スキーロボットの左右方向へ重心移動を行って左右荷重のバランス制御を行うことができる。この左右荷重のバランス制御によりスキーロボットは、例えば両足荷重を均等にする制御を行うことにより、新雪、深雪など両足の均等荷重を必要とするターンを行える。また左右の荷重比を一定にする制御を用いて、外足に多くの荷重をかけてターンすることにより、切れのいい(エッジがずれない)高速ターンが可能となる。 According to the twelfth aspect of the invention, since the ski robot is provided with load sensors on the left and right foot portions at the lower end of the leg portion, by using these detected amounts, the inner and outer shafts of the hip joint are operated and the left and right foot portions are moved. The balance control of the left and right loads can be performed by moving the center of gravity in the left and right direction of the ski robot so as to obtain predetermined loads. By controlling the balance between the left and right loads, the ski robot can perform a turn that requires an equal load on both feet, such as fresh snow and deep snow, by performing a control that equalizes the loads on both feet, for example. In addition, by using a control to make the right / left load ratio constant, the outer leg is turned with a large amount of load, thereby enabling a high-speed turn with good cutting (no edge shift).
一方、第4発明から第8発明などは、足部の前後にそれぞれ荷重センサを設けているので、これらの検出量を用いて足部の前後がそれぞれ所定の荷重になるよう股関節または膝関節の屈曲軸を動作させると共に前後方向へ重心移動を行って、前傾姿勢または後傾姿勢をとり前後荷重のバランス制御を行うこともできる。例えば、滑走中に滑走面の摩擦係数など抵抗が変化して急に減速(加速)した場合には、後傾姿勢(前傾姿勢)を即座にとって前後のバランスを取ることができる。また、滑走面の凹凸変化または傾斜変化が生じた場合においても、前後方向への重心移動を対応させて前後方向の姿勢制御ができる。またこの制御を応用して、ターンの前半で前荷重を後荷重より大きくすれば、スキー板の前部が押さえられるのでターンの始動(エッジの切込み)が容易になり、またターンの後半で後荷重を前荷重より大きくすれば、スキー板の前部が浮いて食い込んでいたエッジが外れ次のターンの切換え(エッジ切換え)が容易になる効果が得られる。 On the other hand, in the fourth to eighth inventions and the like, load sensors are provided on the front and rear of the foot, respectively, so that these detection amounts are used to adjust the hip or knee joint so that the front and rear of the foot have a predetermined load. It is also possible to operate the bending shaft and move the center of gravity in the front-rear direction to take a forward tilt posture or a rearward tilt posture and perform balance control of the front-rear load. For example, when the resistance such as the friction coefficient of the sliding surface changes during the sliding and the vehicle suddenly decelerates (accelerates), the backward leaning posture (forward leaning posture) can be immediately balanced. In addition, even when the unevenness or inclination change of the sliding surface occurs, the posture control in the front-rear direction can be performed by corresponding the movement of the center of gravity in the front-rear direction. If this control is applied to make the front load larger than the rear load in the first half of the turn, the front part of the ski can be held down, making it easier to start the turn (cutting the edge). If the load is made larger than the previous load, the effect of facilitating switching of the next turn (edge switching) by removing the edge that the front part of the ski floats and bites.
以下本発明に係るスキーロボットの実施形態について図面を参照して説明する。
まず、本発明のスキーロボットの構成を図1、2を用いて説明する。ここに、図1は本発明に係るスキーロボットおよびセンサを示す図であり、図1(a)はその正面図を、図1(b)はその側面図を示している。また、図2は本発明に係るスキーロボットの関節およびセンサの構成を示す簡略図である。図1、2に示すように、スキーロボット1は、胴体部4と、左右2本の脚部2と、この脚部2の下部にそれぞれ設けられた2本のスキー板3と、荷重センサ31、方位センサ32および速度センサ33などの各センサとで構成されている。
Embodiments of a ski robot according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
First, the configuration of the ski robot of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a view showing a ski robot and a sensor according to the present invention. FIG. 1 (a) shows a front view thereof, and FIG. 1 (b) shows a side view thereof. FIG. 2 is a simplified diagram showing the configuration of the joints and sensors of the ski robot according to the present invention. As shown in FIGS. 1 and 2, the
(胴体部4)
胴体部4は、人体の上半身の重量配分を模した概略直方体の形状を成して配設され、その下部の左右には股関節20(20L,20R:左側をL、右側をRで示す。以下同様)がそれぞれ設けられている。またこの胴体部4には、前記各センサ(31、32、33、)からの信号を受けて演算した指令値を各関節軸に設けられたサーボモータ(詳細図示せず)に出力して関節軸を駆動制御するコントローラ5が内装されている。
(Body part 4)
The
(コントローラ5)
コントローラ5は、前記演算を行うために、各センサ30からの信号を受け取る受信部と、前記信号を用いて演算を行う処理部と、データとプログラムを記憶する記憶部と、サーボモータへの指令値をサーボモータに送る送信部とからなる。処理部としてCPUを用い、記憶部としてRAMを用いる。これらは既知の装置を用いて実現可能である。センサ30とは、後述する荷重センサ31、方位センサ32、速度センサ33など、スキーロボットに用いられる各種センサを含む用語である。その装置としては、汎用されているセンサを用いれば足りる。なお、この発明を実施するにあたり、荷重センサ31、方位センサ32、速度センサ33のすべてを用いる必要は必ずしもなく、実施の目的に応じて、一つもしくは複数のセンサを組み合わせて実施してもよい。また、その他のセンサを追加して用いることも可能である。
(Controller 5)
In order to perform the calculation, the
(脚部2)
脚部2(2L,2R)は、前記股関節20(20L,20R)を介してその下方に連結されたそれぞれの大腿部13(13L,13R)と、その大腿部13(13L,13R)の下端で膝関節10(10L,10R)を介して連結された下肢部14(14L,14R)と、この下肢部14とスキー板3の間に設けられた足部15(15L,15R)とで構成されている。
(Leg 2)
The leg 2 (2L, 2R) includes a respective thigh 13 (13L, 13R) and a thigh 13 (13L, 13R) connected to the lower part thereof via the hip joint 20 (20L, 20R). A lower limb portion 14 (14L, 14R) connected via a knee joint 10 (10L, 10R) at the lower end of the leg, and a foot portion 15 (15L, 15R) provided between the
(スキー板3)
スキー板3(3L,3R)は、その長手方向を胴体部4に対し前後方向(進行方向)に向けて下肢部14(14L,14R)の下端に足部15(15L,15R)を介して装着されている。ここで下肢部14(14L,14R)は、スキー板3上面の垂直線に対し前後方向に所定の前傾角度(望ましくは10°±5°程度)をもって足部15(15L,15R)に装着されている。またスキー板3の幅方向の両側面には、所定のターン半径が得られるような円弧でカットされたサイドカーブを有している。これは昨今のカービングスキー板を模したものであるが、大回りターンまたは小回りターンなどの用途目的に合わせてさまざまなサイドカーブを持たせても良いのは勿論である。
(Ski 3)
The ski 3 (3L, 3R) is directed to the lower end of the lower limbs 14 (14L, 14R) via the foot 15 (15L, 15R) with its longitudinal direction directed in the front-rear direction (traveling direction) with respect to the
(荷重センサ31)
荷重センサ31(31L、31R)は、下肢部14(14L,14R)と足部15(15L,15R)との間に設けられた左右の足首部荷重センサ31A(31AL、31AR)と、足部15(15L,15R)の前後でスキー板3(3L,3R)との間にそれぞれ足裏前部荷重センサ31B(31BL、31BR)と、足裏後部荷重センサ31C(31CL、31CR)とが設けられている。このように左右各3個の荷重センサ31を設けたことにより、左右の足首部荷重センサ31A(31AL、31AR)の検出量から左右の荷重配分、即ち内足外足の荷重配分が検出でき、また足裏前部荷重センサ31B(31BL、31BR)と足裏後部荷重センサ31C(31CL、31CR)の各検出量から胴体部4の前傾姿勢、後傾姿勢が判別できる。
(Load sensor 31)
The load sensor 31 (31L, 31R) includes left and right ankle load sensors 31A (31AL, 31AR) provided between the lower limb part 14 (14L, 14R) and the foot part 15 (15L, 15R), and the foot part. A front
(方位センサ32)
方位センサ32(32L、32R)は、スキー板3(3L,3R)の前方上面に載置されている。この方位センサ32により(下肢部の回旋角度が零の場合の)スキーロボット1の進行方向を認識できる。
(Direction sensor 32)
The direction sensor 32 (32L, 32R) is placed on the front upper surface of the ski 3 (3L, 3R). This
(速度センサ33)
速度センサ33(33L、33R)は、図3に示すように、前記スキー板3(3L,3R)の速度をその検出部であるローラ33Aの回転量で読み取るため、該ローラ33Aを回転自在、かつ、ローラ取付軸35を中心に揺動自在にすると共に前記スキー板3の後端部に突出させて滑走面に接地するよう設けられている。ここでスキーロボット1はその滑走各地点において、方位センサ32の検出量より滑走方向(斜面の最大傾斜ラインとのなす角度)を、速度センサ33の検出量より滑走速度を、また速度センサ33と方位センサ32との検出量の積分値より滑走位置をそれぞれ求めることができる。具体的には、滑走各地点において、方位センサ32からの信号が電圧値の変化としてコントローラ5に送られる。速度センサ33からの信号は、単位時間当たりの回転数が電圧値の変化としてコントローラ5に送られる。このように、各センサから送られる信号が検出量である。
(Speed sensor 33)
As shown in FIG. 3, the speed sensor 33 (33L, 33R) reads the speed of the ski 3 (3L, 3R) with the amount of rotation of the
(股関節20)
股関節20(20L,20R)は、股関節内外転軸21(21L,21R)とその下方に設けられた股関節屈曲軸22(22L,22R)とで構成されている。そして、前者の股関節内外転軸21(21L,21R)は、前記胴体部4に対し前後方向(スキー進行方向)の中心軸を有しこの軸を中心として前記脚部2(2L,2R)を前記胴体部4の左右方向(スキー進行方向に対して直角方向)に内外転させるために股関節20(20L,20R)に設けられている。また後者の股関節屈曲軸22(22L,22R)は、前記股関節内外転軸21(21L,21R)と軸直角に連結された中心軸を有しこの軸を中心として前記脚部2(2L,2R)を前後方向面内で屈曲させるために股関節20(20L,20R)に設けられている。
(Hip 20)
The hip joint 20 (20L, 20R) is composed of a hip joint inversion / inversion shaft 21 (21L, 21R) and a hip joint bending shaft 22 (22L, 22R) provided therebelow. The former hip joint internal and external rotation shaft 21 (21L, 21R) has a central axis in the front-rear direction (ski travel direction) with respect to the
(膝関節10)
膝関節10(10L,10R)は、大腿部回旋軸11(11L,11R)とその下方に設けられた膝関節屈曲軸12(12L,12R)とで構成されている。そして前者の大腿部回旋軸11(11L,11R)は、前記下肢部14を前記大腿部13の長軸(長手方向の中心軸)回りに旋回自在とするためこの長軸に沿って大腿部13内に設けられている。また後者の膝関節屈曲軸12(12L,12R)は、前記大腿部回旋軸11(11L,11R)とその下方で軸直角に連結されると共に前記下肢部14(14L,14R)を前後方向面内で屈曲させるため膝関節10(10L,10R)に設けられている。なおこれらの各軸はすべてサーボモータ(図示せず)で回動可能な構成となっている。
(Knee joint 10)
The knee joint 10 (10L, 10R) includes a thigh rotation axis 11 (11L, 11R) and a knee joint bending axis 12 (12L, 12R) provided therebelow. The former thigh rotation axis 11 (11L, 11R) is large along the long axis so that the
本発明のスキーロボット1は、前述の構成により以下のような制御を行うことができる。これらの制御を図4〜図12を用いて下記に説明する。
The
(滑走速度の計測例)
図4は、本発明に係る速度センサから得られたスキーロボット1の滑走速度の計測例を示す図である。図のように速度センサ33により刻々と変化しているスキー板、即ちスキーロボット1の滑走速度を検出できる。
(Measurement example of gliding speed)
FIG. 4 is a diagram showing a measurement example of the sliding speed of the
(足荷重の計測例)
図5は、本発明に係るスキーロボットのターン中における左右足荷重の計測例を示す図である。図の荷重値は、スキーロボット1のターン中に左右それぞれのスキー板3にかかる荷重値を表していることになる。図によれば、左右のスキー板3にかかる荷重は時間経過と共にその大小が交互に入れ替っており、またその値はある値を境にして略線対称となっているのが見てとれる。この交番荷重の交差部分は右左ターンの切換え位置を示している。また、左(右)スキー板3の荷重値の極大時はその右(左)エッジ角が最大となる右(左)ターン時で、この際他方の右(左)スキー板3の荷重値はほぼ極小値を示していることから、外足側の左(右)スキー板3にほぼ全荷重がのり、片足荷重の状態に近くなっているのがわかる。
(Measurement example of foot load)
FIG. 5 is a diagram showing a measurement example of the left and right foot loads during the turn of the ski robot according to the present invention. The load values in the figure represent the load values applied to the left and
(関節角のダイヤグラム)
図6は、本発明に係るスキーロボットの関節角のダイヤグラム例を示す図である。このうち図6(a)は、股関節内外転軸21の内外転角と大腿部回旋軸11の回旋角とのダイヤグラム例を示している。この図では股関節内外転軸21の内外転角は左右(+−)に振れておりスキー板3のエッジ角を切換えて左右交互のターン切換えが行われているのがわかる。また大腿部回旋軸11の回旋角は、このエッジ角切換えに対し少し遅らせたタイミングで回旋させることにより、前記エッジ角切換えでの左右のターンに連動させてスキー板3に左右交互の回旋を与えているのがわかる。また図6(b)は、左右それぞれの脚部2の股関節屈曲軸22と膝関節屈曲軸12との屈曲角のダイヤグラム例を示している。図によれば、左右の脚部の屈曲角は時間経過と共にその大小が交互に入れ替っており、またその値はある値を境にして略線対称となっているのが見てとれる。この左右屈曲角曲線の交差部分は、左右の屈曲角が同じ(脚部2の脚長が同じ)であり脚部の左右方向の傾きがないことからスキー板3のエッジ角が零になった状態、即ち右左ターンの切換え位置を示している。また、左右いずれか一方の脚部2が最大の屈曲角となり脚長が最大に伸びた時(図中、MPとして表記)、他方の脚部2は最小の屈曲角となり脚長が最小に縮まっている。これは、脚部の左右方向傾きが最大となった状態、即ちスキー板3のエッジ角が最大になった状態を表している。
(Diagram of joint angle)
FIG. 6 is a diagram showing an example of a joint angle diagram of the ski robot according to the present invention. Among these, FIG. 6A shows an example diagram of the inner and outer rotation angles of the hip joint inner and
(ターン制御方法の種類)
スキーロボット1に行わせるターン制御方法を、図7〜図12を用いて説明する。これには、(1) ターン反転制御、(2) ターン半径の制御、(3) 姿勢(転倒防止)制御、(4) 荷重バランス制御、(5)速度制御などがある。これらの制御は、センサ30からの信号を胴体部4に内蔵したコントローラ5で演算処理すると共に所定の動作をさせるための出力を所定の関節のサーボモータに与えこれを駆動させることで行われる。以下これらの制御について個々に説明する。
(Types of turn control methods)
A turn control method performed by the
((1) ターン反転制御)
ターン反転制御(ターン切換え制御)について、ターンの反転方法を示す図7を用いて説明する。スキーロボット1は、滑走中に常に自身の現在位置を算出している。この現在位置は、ある元の位置において、方位センサ32による滑走方向データと速度センサ33による滑走速度データとから、該元の位置から微小時間後の位置変位を求め、これをスタート位置から累積して求めている。図においてターン反転制御は、滑走中の現在位置Toと予め設定した所定のターン反転位置(ターン反転点)Tとの間の距離Xに対応してスキー板のエッジ角度αを操作してターン反転を行う。即ちスキーロボット1は、現在の左(右)ターン滑走中に現在位置Toと予め設定した所定のターン反転位置Tとの距離Xを求める。そして、このターン反転点Tからの距離が所定の規定値より小さくなった時点でスキー板3の左(右)エッジの反転前のエッジ角α1を減少させ始め、このターン反転位置でエッジ角は零(α=0)となるようにする。そして、ターン反転位置Tを通過した後に、スキー板3の右(左)エッジの反転後のエッジ角α2(α2はα1に対し正負逆符号)に反転させ除々にこの反転後のエッジ角α2を増大させて、右(左)ターンを始動させる。なお、ターン反転位置Tの前後におけるエッジ角αの増減量は、ターン反転位置Tからの距離Xに比例した量で制御している。本制御におけるエッジ角αの増減は、二つの実施形態で実現可能である。一つは、股関節20および膝関節10の屈曲動作による左右両脚2L、2Rの屈曲差を用いた脚部2の傾け動作であり、もう一つは、股関節20の内外転動作により行う。
((1) Turn reversal control)
Turn inversion control (turn switching control) will be described with reference to FIG. 7 showing a turn inversion method. The
「左右両脚の屈曲差」とは、右脚部2Rの屈曲の程度と左脚部2Lの屈曲の程度を不均一として、胴体部4から一方のスキー板3までの距離と、胴体部4から他方のスキー板3までの距離の差を意味する。左右両脚の屈曲差は、股関節屈曲部22と膝関節屈曲部12の屈曲の程度を適宜に設定することで実施可能である。その際、股関節と膝関節、左右の関節の屈曲の程度は、同じ比率にする必要はなく、各関節(22L、22R、12L、12R)のそれぞれを独立した値で制御してもよい。この脚部2の傾け動作を実施する場合、股関節屈曲部22と膝関節屈曲部12が必須の構成である。股関節内外転軸21は、必須ではないものの、実施に望ましい構成である。
“Bending difference between right and left legs” means that the degree of bending of the right leg 2R and the degree of bending of the left leg 2L are non-uniform, the distance from the
「股関節20の内外転動作」とは、股関節20に設けた股関節内外転軸21を用い、この股関節内外転軸21を左右に適宜回旋させることで、エッジ角αの増減を行う。この動作を行う場合、股関節屈曲部22と膝関節屈曲部12を屈曲させなくともよいし、適宜屈曲させてもよい。「股関節20の内外転動作」の実施形態においては、股関節内外転軸21が必須の構成であり、股関節屈曲部22と膝関節屈曲部12は、実施に望ましい構成といえる。
The “inner and outer rotation operation of the hip joint 20” is to increase or decrease the edge angle α by using the hip joint inner and
このターン反転制御を用いれば、スキーロボット1は自身で滑走状態を把握しながら予め指定した所定のターン軌道に沿ってターン切換えを行うことができる。また、複数のターンよりなるターン軌道を滑走する場合も、ロボット自身が滑走状態を把握しながら次にとるべき関節角動作のダイヤグラム(図6参照)を作成しこのダイヤグラムに従って関節を操作することでターン経路に沿ってスキー操作ができる。例えばロボットは、所定のターン経路(予め立てられたポールの間をターンするコースなど)を滑走するようにスキー動作の制御が行える。
If this turn reversal control is used, the
((2) ターン半径の制御)
ターン半径の制御を図8により説明する。このターン半径(ターン弧の大きさ)を換える制御はエッジ角の変化速度を増減させて行っている。即ち図において、ターン半径Rがエッジ角αに依存し、ターン反転位置Tの前後のエッジ角αを変化させる速度を遅くすればターン半径は大きめに、速くすれば小さめになることを利用して、スキー板3のエッジ角の変化速度βを増減させて行っている。スキーロボット1は、前述のようにエッジ角αを変化させることによりターン反転を行うが、図8(a)に示すように、ターン反転位置Tの前の左(右)ターン滑走中においてエッジ角の変化速度βを所定のエッジ角減少速度β0とした場合、このターン半径Rは、所定のターン半径R0の円弧を描くものとする。そして、図8(b)に示すように、ターン反転位置Tの前の左(右)ターン滑走中に、エッジ角変化速度β1を上記所定のエッジ角変化速度β0より小さくすれば、この場合のターン半径R1は上記所定のターン半径R0より大きくなる。また、これとは逆に(図示しないが)、ターン反転位置Tの前の左(右)ターン滑走中にエッジ角変化速度β1を上記所定のエッジ角変化速度β0より大きくすれば、この場合のターン半径R1は上記所定のターン半径R0より小さくなる。またさらに、ターン反転点位置Tの後の右(左)ターン滑走中においても、エッジ角変化速度とターン半径の大小の関係は前述と同様であるので、エッジ角変化速度を小さく(大きく)すれば、ターン半径は大きく(小さく)なる。
((2) Turn radius control)
The control of the turn radius will be described with reference to FIG. The control for changing the turn radius (the size of the turn arc) is performed by increasing / decreasing the change speed of the edge angle. That is, in the figure, the turn radius R depends on the edge angle α, and it is utilized that the turn radius becomes larger if the speed for changing the edge angle α before and after the turn reversal position T is made slower, and becomes smaller if the speed is made faster. The change speed β of the edge angle of the
この実施形態は、ターン反転点位置Tの通過を契機として、エッジ角の変化速度を大きくする、もしくは、小さくすることを特徴とする実施形態である。 This embodiment is an embodiment characterized in that the change speed of the edge angle is increased or decreased with the passage of the turn reversal point T as a trigger.
本制御におけるエッジ角の変化速度の増減は、前述の股関節20および膝関節10の屈曲動作による左右両脚2L、2Rの屈曲差を用いた脚部2の傾け動作、または股関節回転軸21の内外転動作を加速または減速することにより行うことができる。さらに、左右方向の重心移動の速度を変化させてエッジ角変化速度を増減させてもターン半径のコントロールを行うことができる。
In this control, the change rate of the edge angle is increased or decreased by tilting the
((3) 姿勢制御)
姿勢(転倒防止)制御を、転倒防止制御の説明図である図9を参照してこれを説明する。この転倒防止制御は、スキーロボット1がターン動作により発生する遠心力に対抗してターン中心へ向かう方向への重心移動により向心力を発生させると共に、これらを釣合わせることで行っている。スキーロボット1は、次のようにして現状の姿勢をバランスさせる制御を行っている。即ちスキーロボット1はターン滑走中に、図9に示すように、自身の重心Gからの重力ベクトルFgを求めると共に、方位センサ32、速度センサ33からそれぞれ演算して得た滑走方向、滑走速度vと現在のエッジ角αから演算したターン半径rとから遠心力ベクトルFc(m×v2/r、mはスキーロボット1の質量)を求め、これら重力ベクトルFgと遠心力ベクトルFcから合ベクトルFを求める。そして、スキーロボット1の重心Gからこの合ベクトルFの方向に引いた直線が左右両スキー板3L,3Rの間の滑走面上位置Pを通るように、スキー板3L,3Rのエッジ角αを合わせる補正を行い、左右方向に重心Gの移動を行う。この際、補正前(現状)のエッジ角αは左右脚部2L,2Rの内外転角または左右脚部2L,2Rの屈曲差を用いた脚部2の傾き角から算出でき、またエッジ角αの増減操作は、股関節および膝関節の屈曲動作による左右脚部2L,2Rの屈曲差を用いた脚部2の傾け動作、または股関節の内外転動作により行える。このようにして、スキーロボット1の重心Gからの作用力(合ベクトルF)の方向が左右2本のスキー板3L,3Rの間を通るようにすれば、重心Gからの前記合ベクトルFが両スキー板3L,3Rに作用する滑走面からの反力ベクトルNと釣合う、言い換えれば、重心位置において、ターン動作により発生した遠心力ベクトルFcが、重心移動により発生させたこの反力ベクトルの遠心力方向の分力である向心力ベクトルNcと釣合うので、スキーロボット1は転倒しない。このように左右方向へ重心移動を行うことによりターン時にスキーヤーのように遠心力に対抗させる内傾姿勢がとれてターン中の姿勢が安定する。
((3) Attitude control)
Posture (fall prevention) control will be described with reference to FIG. 9, which is an explanatory view of the fall prevention control. This overturn prevention control is performed by generating a centripetal force by moving the center of gravity in the direction toward the center of the turn against the centrifugal force generated by the
なお、前述では、方位センサと速度センサとから求めた重力ベクトルと遠心力ベクトルとにより合ベクトルを算出したが、この方法によらずスキーロボット1に3軸加速度計を取り付けて、これより重心に作用する合ベクトルを直接求めてもよい。そしてこの場合も、重心からこの合ベクトルの方向に引いた直線が両スキーの間を通るようにエッジ角を合わせることで姿勢(転倒防止)制御を行えばよい。
In the above description, the combined vector is calculated from the gravity vector and the centrifugal force vector obtained from the azimuth sensor and the velocity sensor. However, regardless of this method, a triaxial accelerometer is attached to the
((4) 荷重バランス制御)
荷重バランス制御を説明する。この本発明の荷重バランス制御には、左右バランス制御と前後荷重のバランス制御とがある。これらのうち前者の制御は、左右バランス制御の説明図である図10を、また後者の制御は、前後バランス制御の説明図である図11を用いて以下説明する。
((4) Load balance control)
The load balance control will be described. The load balance control of the present invention includes left-right balance control and front-rear load balance control. Of these, the former control will be described below with reference to FIG. 10 which is an explanatory diagram of left / right balance control, and the latter control will be described below with reference to FIG. 11 which is an explanatory diagram of front / rear balance control.
(左右の荷重バランス制御)
前者の左右荷重のバランス制御には、図10に示すように、左右足部の荷重を均等にする制御と左右足部の荷重比を一定にする制御とがある。図10(a)に示すように、先の左右足部の荷重を均等にする制御は、まず、左右のスキー板3L,3R上に取り付けた足首部荷重センサ31AL,31ARの出力から左右のスキー板3L,3Rにかかる現在の足部左荷重WaLおよび足部右荷重WaRをそれぞれ求める(図5参照)。そして、図10[a1]のように股関節の内外転動作によるか、または、図10[a2]のように左右の股関節および膝関節の屈曲差を用いた脚部2の傾け動作(体の傾け)によるかの上体の左右重心移動により、これら左右のスキー板3L,3Rにかかる現在の荷重を均等にする制御を行う。即ち、外足のスキー板3L(ターン円弧の外側にあるスキー板)にかかる足部左荷重WaLと内足スキー板3R(ターン円弧の内側にあるスキー板)にかかる足部右荷重WaRとが均等(WaL=WaR)になるように補正制御する。
(Left and right load balance control)
As shown in FIG. 10, the former balance control of the left and right loads includes a control for equalizing the loads on the left and right foot portions and a control for making the load ratio of the left and right foot portions constant. As shown in FIG. 10 (a), the control for equalizing the loads on the left and right foot portions is performed first from the outputs of the ankle load sensors 31AL and 31AR mounted on the left and
また、図10(b)に示すように、後の左右足部の荷重比を一定にする制御は、図10[b1]のように、股関節の内外転動作によるか、または、図10[b2]のように、左右の股関節および膝関節の屈曲差を用いた脚部2の傾け動作(体の傾け)によるかの上体の左右重心移動により、左右のスキー板3L,3Rにかかる現在の足部左荷重WaL,足部右荷重WaRをこれらの比が一定になる制御を行う。即ち、外足のスキー板3Lにかかる足部左荷重WaLと内足スキー板3Rにかかる足部右荷重WARとの比が一定の割合(WaL/WaR=一定)になるように補正制御することで行われる。この左右足部を均等にする制御を用いれば、新雪、深雪など両足の均等荷重を必要とするターンに有効である。また左右足部の荷重比一定の制御を用いて外足に多くの荷重をかけてターンすれば、切れのいい高速ターンが可能となる。
Further, as shown in FIG. 10B, the control to make the load ratio of the rear left and right foot portions constant is based on the hip joint inward and outward movement as shown in FIG. 10 [b1], or FIG. 10 [b2 As shown in FIG. 4, the current applied to the left and
(前後の荷重バランス制御)
後者の前後足部荷重のバランス制御を、図11を用いて説明する。ところで前述のように左右スキー板3L,3Rには、足の前部に足裏前部荷重センサ31B(31BL、31BR)と後部位置に足裏後部荷重センサ31C(31CL、31CR)との荷重センサがそれぞれ取り付けられており(図1参照)、スキー板3の前部にかかる足部前荷重Wbと後部にかかる足部後荷重Wcとをそれぞれ求めることができる。そこで足部荷重の前後のバランス制御は、まずこれらの足裏前部荷重センサ31Bと足裏後部荷重センサ31Cとから現在のスキー板3の足部前荷重Wbと足部後荷重Wcを計測する。そしてこの計測値(検出量)に対応して、股関節の屈曲角を変化させて重心を前後に移動させ、図11(a)のように足部前荷重Wbが足部後荷重Wcより大きく(Wb>Wc前傾姿勢)、図11(b)のように足部前荷重Wbが足部後荷重Wcと均等に(Wb=Wc中立姿勢)、または図11(c)のように足部前荷重Wbが足部後荷重Wcより小さく(Wb<Wc後傾姿勢)なるようにそれぞれ補正制御している。この制御を応用すれば、上体を前後方向へ重心移動を行うことで必要に応じて前傾姿勢または後傾姿勢をとり両足の前後荷重のバランス制御を行うことができる。例えば、滑走中に雪質が変化してその抵抗が変わり急に減速(加速)した場合には、即座に後傾姿勢(前傾姿勢)をとって前後のバランスを取ることができる。また、滑走面の凹凸変化、または傾斜変化が生じた場合においても、前後方向への上体の重心移動を対応させて前後方向の姿勢制御ができる。またターン時に、その前半では前荷重が後荷重より大きくなるように、またその後半では後荷重が前荷重より大きくなるように、股関節の屈曲角を変化させて重心の前後移動を行うことで切れのあるターンを行うこともできる。上述の通り、このスキーロボットは、前部荷重センサ31Bと足裏部荷重センサ31Cとから得られた検出量に基いて、足部前荷重Wbと足部後荷重Wcとを算出し、その値が所定の比率となるように股関節の屈曲角を制御する。
(Front and rear load balance control)
The latter balance control of the front and rear foot load will be described with reference to FIG. By the way, as described above, the left and
((5) 速度制御)
速度制御をこの制御の説明図である図12を参照して説明する。この制御法には減速制御と増速制御とがある。まず減速制御には、図12(a)に示すように、左右スキー板3をハの字に向け迎え角(滑走方向に対して板を交差させる角度)を作って滑走抵抗を増やす制御と、図12(b)に示すように、左右スキー板3の両方をそろえて滑走方向に対してスキー板の向きを交差させて迎え角を作り滑走抵抗を増やす制御とがある。また増速制御は、図11(c)に示すように、両スキー板3の方向を滑走方向に揃える(迎え角を零にする)ことによって滑走速度を増加させる。なおこれら速度制御で迎え角を操作する動作は、股関節の内外転動作や下肢部の回旋動作や股関節および膝関節の屈曲動作などのそれぞれの組合わせ動作または単独動作により行われる。
((5) Speed control)
The speed control will be described with reference to FIG. 12, which is an explanatory diagram of this control. This control method includes deceleration control and acceleration control. First, in the deceleration control, as shown in FIG. 12 (a), the left and
(滑走の事例)
滑走面にポールを設置したターン経路(コース)を滑走する事例を、この説明図である図13を参照して説明する。スキーロボット1は、図において、ターン経路L滑走中にその現在位置Aで荷重センサ31および各関節角度(ロボットの姿勢)からスキー板3にかかる荷重バランスの状態を認識すると共に、次にスキーロボット1が取るべき姿勢およびスキー板3の角付け角を求める。一方前述のように、速度センサ33と方位センサ32との検出量を積分して上記ターン経路L上の現在位置Aを求め、この現在位置Aと滑走方向および次のポール位置Bとの関係から、次のポール40を通過すべき次のターン経路Lを求める。そして、このターン経路Lと上記取るべき姿勢およびスキー板3の角付け角の関係から各関節角動作のダイヤグラム(姿勢ダイヤグラム)を作成する。続いてスキーロボット1は、前述した姿勢(転倒防止)制御、荷重バランス制御などの制御を適宜行い安定した滑走姿勢を保つと共に、前述したターン反転制御、ターン半径の制御、速度制御などの組み合わせ制御を用いて上記関節角動作のダイヤグラムに従い所定の各関節を制御しながら、上記次のポール位置B上を通過する。そしてその後、同様にして次々と残ったポール40を通過してターン経路Lの全コースを完走する。
(Sliding example)
An example of sliding along a turn route (course) in which a pole is installed on the running surface will be described with reference to FIG. In the figure, the
なお、速度制御の演算に際してはスキー板と滑走面との摩擦係数が必要となるが、これは予めスキーロボットに同じ滑走面を直滑降させその滑走距離と時間の関係から求めておく。 In calculating the speed control, the friction coefficient between the ski and the sliding surface is required, and this is obtained in advance from the relationship between the sliding distance and time by directly sliding down the same sliding surface on the ski robot.
スキーロボットの滑走速度、滑走方位、および滑走位置のデータについては、本発明ではロボットが内装する各センサの検出により求めたが、これらデータは、ロボットを外部からビデオカメラにより撮影した画像から検出し無線によってロボットにフィードバックすることで求めてもよい。この実施形態の場合、無線によってフィードバックするための装置が、「計測装置」である。 In the present invention, the data of the skiing robot's sliding speed, sliding direction, and sliding position are obtained by detecting each sensor built in the robot. These data are detected from an image of the robot captured by a video camera from the outside. You may obtain | require by feeding back to a robot by radio | wireless. In the case of this embodiment, the device for feeding back wirelessly is a “measuring device”.
本発明のスキーロボット1は、前述の様々なターン制御が可能なことから次に述べるような人のスキー操作に似せたスキー操作を行うことができる。即ちスキーロボット1は、股関節20に設けた股関節内外転軸21をサーボモータにより駆動して脚部2を内転または外転させることにより、股関節20に設けた股関節屈曲軸22や膝関節屈曲軸12のサーボ駆動による屈曲運動を行いながら脚部2を左右に角度付けしスキー板3を角付けして、これら2本のスキー板が平行を保った状態でのパラレルターンが行える。
The
またこのスキーロボット1には、股関節20に設けた股関節屈曲軸22と膝関節10として設けられた膝関節屈曲軸12とをサーボ駆動により連動させて屈曲運動を行うことにより、脚部2の屈身動作または伸身動作をさせることもできる。即ち不整斜面、コブ斜面などの凹凸斜面の滑走時には、この脚部2の屈伸動作により上体の高さを一定に維持するように操作できる。またターン時には、脚部2の左右それぞれ個別の屈伸動作により内足を外足よりも屈曲させるなどそれぞれの脚長を調整して胴体部4を内傾させることにより、前述のように、ターン弧の大小に応じて生じた遠心力に対抗する向心力を得て内傾外向姿勢を保つことができる。こうして、ロボットは滑降面の物理的な条件変化に対応して常に安定してスキー滑降ができる。
Further, the
またさらにスキーロボット1は、前述の脚部2の屈伸動作を行うことにより屈身抜重(沈み込み抜重)または伸身抜重(伸び上がり抜重)動作を行うことができる。そしてターン切換え時には、これらの屈伸それぞれの抜重動作を行ってスキー板への荷重を抜重し大腿部回転軸11のサーボ駆動による下肢部14のひねり操作を行い易くすることができる。この脚部2の屈伸動作を用いた抜重によるターン切換え技術は、特に小回りターンまたは急斜面でのターン切換え時に有効であり従来ロボットには行えなかったスキーヤー操作と同様な高度なターン切換え操作が可能となる。
Further, the
また、この実施例によるスキーロボット1は、少なくとも、脚部2を内外転させる股関節内外転軸21と、脚部2を屈曲させる股関節屈曲軸22と、下肢部14を旋回させる大腿部回転軸11との左右各3軸計6軸(6自由度)を有している。よって、スキーターン動作の3要素である股関節の内外転、屈曲、回旋、を組み合わせた動作が行え、人間のスキー動作に類似した動作が可能である。即ち、前述のパラレルターンは勿論のこと大腿部回転軸11のサーボ駆動により下肢部14を回旋させて胴体部4の向きをスキー板3の向きに対して斜め方向に向けることができ、この作用によりプルークボーゲン、シュテムターンなどのターン動作も行える。さらに例えば小回りターンではターン前半は、スキー板3があまり撓まずスキー板3を回旋する力が殆どないためこの部分では脚部2のひねりが必要となるが、この脚部2のひねり操作が大腿部回転軸11のサーボ駆動により可能となりスキーロボット1に小回りターンを行わせることもできる。
Further, the
以上のようにスキーロボット1は、スキーヤーの動作に酷似した関節動作が可能なので、これを実滑走させてどの関節をどのように動かせば良い滑りができるかを検証することによりスキーヤーのターン技術上達の一助とすることができる。また、スキーヤーの様々な用途(レベル)を想定したスキー板を装着してそれぞれ所定のターン技術での性能テストを行うことにより、安定してより早く滑走できるスキー板の開発に寄与できるのはもちろん、各スキーヤーの用途に最適なスキー板の開発の手助けとなることも期待できる。
As described above, since the
1…スキーロボット、2、2L、2R…脚部、3、3L、3R…スキー板、4…胴体部、5…コントローラ、10、10L、10R…膝関節、11、11L、11R…大腿部回旋軸、12、12L、12R…膝関節屈曲軸、13、13L、13R…大腿部、14、14L、14R…下肢部、15、15L、15R…足部、20、20L、20R…股関節、21、21L、21R…股関節内外転軸、22、22L、22R…股関節屈曲軸、30…センサ、31、31L、31R…荷重センサ、31A、31AL、31AR…足首部荷重センサ、31B、31BL、31BR…足裏前部荷重センサ、31C、31CL、31CR…足裏後部荷重センサ、32、32L、32R…方位センサ、33、33L、33R…速度センサ、33A…ローラ、35…ローラ取付軸、40…ポール、A…現在位置、B…次のポール位置、F…合ベクトル、Fc…遠心力ベクトル、Fg…重力ベクトル、G…重心、L…ターン経路、m…質量、N…反力ベクトル、Nc…向心力ベクトル、P…滑走面上位置、r…ターン半径、R…ターン半径、R0…所定のターン半径、R1…ターン半径、T……ターン反転位置、T0…現在位置、v…滑走速度、WaL…足部左荷重、WaR…足部右荷重、Wb…足部前荷重、Wc…足部後荷重、X…距離、α…エッジ角度、α1…反転前のエッジ角、α2…反転後のエッジ角、β…エッジ角の変化速度、β0…所定のエッジ角減少速度、β1…エッジ角減少速度。
DESCRIPTION OF
Claims (13)
上記股関節に上記脚部を内外転させる股関節内外転軸を設け、
上記スキーロボットのいずれかの部位に滑走中のスキーロボットの方位と速度を計測できる計測装置を設け、
上記胴体部にコントローラを設け、上記計測装置からの検出量に基いて、上記コントローラが上記股関節内外転軸を制御可能なことを特徴とするスキーロボット。 In order to slide on a snowy surface or a similar low-friction slope having a body part and two left and right leg parts that support the load of the body part via left and right hip joints provided below the body part , In a ski robot in which a ski is attached to each ground contact surface of the leg,
A hip joint inversion shaft for turning the leg portion inward and outward at the hip joint is provided,
A measuring device that can measure the direction and speed of the skiing robot that is sliding on any part of the skiing robot is provided.
A ski robot characterized in that a controller is provided in the body part, and the controller can control the hip joint inversion / extraction shaft based on a detection amount from the measuring device.
上記脚部には、脚部を屈曲可能とする膝関節を設け、
上記股関節には股関節を屈曲させる股関節屈曲軸を、上記膝関節には膝関節を屈曲させる膝関節屈曲軸を設け、
上記スキーロボットのいずれかの部位に滑走中のスキーロボットの方位と速度を計測できる計測装置を設け、
上記胴体部にコントローラを設け、上記計測装置からの検出量に基いて、上記コントローラが上記股関節屈曲軸と上記膝関節屈曲軸を制御可能なことを特徴とするスキーロボット。 In order to slide on a snowy surface or a similar low-friction slope having a body part and two left and right leg parts that support the load of the body part via left and right hip joints provided below the body part , In a ski robot in which a ski is attached to each ground contact surface of the leg,
The above leg is provided with a knee joint that allows the leg to bend,
The hip joint is provided with a hip joint bending axis for bending the hip joint, and the knee joint is provided with a knee joint bending axis for bending the knee joint,
A measuring device that can measure the direction and speed of the skiing robot that is sliding on any part of the skiing robot is provided.
A ski robot characterized in that a controller is provided in the torso, and the controller can control the hip joint flexion axis and the knee joint flexion axis based on a detection amount from the measuring device.
上記脚部には、脚部を屈曲可能とする膝関節を設け、
上記股関節には上記脚部を内外転させる股関節内外転軸と上記股関節を屈曲させる股関節屈曲軸を設け、上記膝関節には膝関節を屈曲させる膝関節屈曲軸を設け、
上記スキーロボットのいずれかの部位に滑走中のスキーロボットの方位と速度を計測できる計測装置を設け、
上記胴体部にコントローラを設け、上記測定装置からの検出量に基いて、上記コントローラが任意の上記股関節内外転軸、上記股関節屈曲軸、上記膝関節屈曲軸を制御可能なことを特徴とするスキーロボット。 In order to slide on a snowy surface or a similar low-friction slope having a body part and two left and right leg parts that support the load of the body part via left and right hip joints provided below the body part , In a ski robot in which a ski is attached to each ground contact surface of the leg,
The above leg is provided with a knee joint that allows the leg to bend,
The hip joint is provided with a hip joint abduction shaft for turning the leg inward and outward, and a hip joint bend axis for bending the hip joint, and the knee joint is provided with a knee joint bending axis for bending the knee joint,
A measuring device that can measure the direction and speed of the skiing robot that is sliding on any part of the skiing robot is provided.
A ski provided with a controller in the torso, wherein the controller can control any of the hip joint inversion / extraction shaft, the hip joint flexion axis, and the knee joint flexion axis based on a detection amount from the measurement device robot.
前記脚部と前記スキー板の接続部に荷重センサを設け、
上記荷重センサからの検出量に基いて、前記コントローラが任意の前記股関節内外転軸、前記股関節屈曲軸、前記膝関節屈曲軸を制御可能なことを特徴とするスキーロボット。 The ski robot according to any one of claims 1 to 3,
A load sensor is provided at the connecting portion between the leg and the ski,
A ski robot characterized in that the controller can control any of the hip joint inversion and rotation axes, the hip joint flexion axis, and the knee joint flexion axis based on a detection amount from the load sensor.
上記股関節に上記脚部を内外転させる股関節内外転軸を設け、
上記脚部と上記スキー板の接続部に荷重センサを設け、
上記胴体部にコントローラを設け、
上記荷重センサからの検出量に基いて、上記コントローラが上記股関節内外転軸を制御可能なことを特徴とするスキーロボット。 In order to slide on a snowy surface or a similar low-friction slope having a body part and two left and right leg parts that support the load of the body part via left and right hip joints provided below the body part , In a ski robot in which a ski is attached to each ground contact surface of the leg,
A hip joint inversion shaft for turning the leg portion inward and outward at the hip joint is provided,
A load sensor is provided at the connection between the leg and the ski,
A controller is provided in the body part,
A ski robot characterized in that the controller can control the hip joint inversion / extraction shaft based on a detection amount from the load sensor.
上記脚部には、脚部を屈曲可能とする膝関節を設け、
上記股関節には股関節を屈曲させる股関節屈曲軸を、上記膝関節には膝関節を屈曲させる膝関節屈曲軸を設け、
上記脚部と上記スキー板の接続部に荷重センサを設け、
上記胴体部にコントローラを設け、
上記荷重センサからの検出量に基いて、上記コントローラにより上記股関節屈曲軸と上記膝関節屈曲軸を制御可能なことを特徴とするスキーロボット。 In order to slide on a snowy surface or a similar low-friction slope having a body part and two left and right leg parts that support the load of the body part via left and right hip joints provided below the body part , In a ski robot in which a ski is attached to each ground contact surface of the leg,
The above leg is provided with a knee joint that allows the leg to bend,
The hip joint is provided with a hip joint bending axis for bending the hip joint, and the knee joint is provided with a knee joint bending axis for bending the knee joint,
A load sensor is provided at the connection between the leg and the ski,
A controller is provided in the body part,
A ski robot characterized in that the hip joint bending axis and the knee joint bending axis can be controlled by the controller based on a detection amount from the load sensor.
上記脚部には、脚部を屈曲可能とする膝関節を設け、
上記股関節には上記脚部を内外転させる股関節内外転軸と上記股関節を屈曲させる股関節屈曲軸を設け、上記膝関節には膝関節を屈曲させる膝関節屈曲軸を設け、
上記脚部と上記スキー板の接続部に荷重センサを設け、
上記胴体部にコントローラを設け、
上記荷重センサからの検出量に基いて、上記コントローラにより任意の上記股関節内外転軸、上記股関節屈曲軸、上記膝関節屈曲軸を制御可能なことを特徴とするスキーロボット。 In order to slide on a snowy surface or a similar low-friction slope having a body part and two left and right leg parts that support the load of the body part via left and right hip joints provided below the body part , In a ski robot in which a ski is attached to each ground contact surface of the leg,
The above leg is provided with a knee joint that allows the leg to bend,
The hip joint is provided with a hip joint abduction shaft for turning the leg inward and outward, and a hip joint bend axis for bending the hip joint, and the knee joint is provided with a knee joint bending axis for bending the knee joint,
A load sensor is provided at the connection between the leg and the ski,
A controller is provided in the body part,
A ski robot characterized in that any of the hip joint inversion / extraction shaft, the hip joint flexion axis, and the knee joint flexion axis can be controlled by the controller based on a detection amount from the load sensor.
前記脚部に脚部の下肢部を旋回させる大腿部回転軸を設け、
前記コントローラは、前記計測装置、および/または、前記荷重センサからの検出量に基いて、前記大腿部回転軸を制御可能なことを特徴とするスキーロボット。 In the ski robot according to any one of claims 2 to 4, 6 and 7,
A thigh rotation axis for turning the lower limb of the leg is provided in the leg,
The ski robot, wherein the controller is capable of controlling the thigh rotation axis based on a detection amount from the measuring device and / or the load sensor.
The method for controlling a ski robot according to any one of claims 1 to 4, claim 8, and claim 9, wherein the controller obtains a speed of the ski robot during sliding, and the speed is A speed control method for a ski robot, characterized in that when it is larger / smaller than a predetermined value, each joint is operated to perform deceleration control / acceleration control.
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JP (1) | JP2005254395A (en) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111702809A (en) * | 2020-06-27 | 2020-09-25 | 上海工程技术大学 | Robot track self-checking device and method thereof |
CN114310963A (en) * | 2022-01-18 | 2022-04-12 | 上海交通大学 | Multi-foot skiing robot |
CN114435507A (en) * | 2022-03-11 | 2022-05-06 | 上海交通大学 | Skating multi-foot robot |
CN114454189A (en) * | 2022-02-11 | 2022-05-10 | 成都锦城学院 | Bionic inchworm robot for structural member flaw detection |
CN114590338A (en) * | 2022-03-11 | 2022-06-07 | 上海交通大学 | Skating hexapod robot structure |
CN114771680A (en) * | 2022-04-12 | 2022-07-22 | 上海交通大学 | Single-board skiing multi-foot robot |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61122881A (en) * | 1984-11-16 | 1986-06-10 | 清水 直美 | Alpen ski robot |
JP2001138272A (en) * | 1999-11-12 | 2001-05-22 | Sony Corp | Leg type mobile robot and control method for its motion |
-
2004
- 2004-03-11 JP JP2004069821A patent/JP2005254395A/en active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61122881A (en) * | 1984-11-16 | 1986-06-10 | 清水 直美 | Alpen ski robot |
JP2001138272A (en) * | 1999-11-12 | 2001-05-22 | Sony Corp | Leg type mobile robot and control method for its motion |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111702809A (en) * | 2020-06-27 | 2020-09-25 | 上海工程技术大学 | Robot track self-checking device and method thereof |
CN111702809B (en) * | 2020-06-27 | 2021-10-08 | 上海工程技术大学 | Robot track self-checking device and method thereof |
CN114310963A (en) * | 2022-01-18 | 2022-04-12 | 上海交通大学 | Multi-foot skiing robot |
CN114310963B (en) * | 2022-01-18 | 2024-02-13 | 上海交通大学 | Skiing multi-legged robot |
CN114454189A (en) * | 2022-02-11 | 2022-05-10 | 成都锦城学院 | Bionic inchworm robot for structural member flaw detection |
CN114435507A (en) * | 2022-03-11 | 2022-05-06 | 上海交通大学 | Skating multi-foot robot |
CN114590338A (en) * | 2022-03-11 | 2022-06-07 | 上海交通大学 | Skating hexapod robot structure |
CN114435507B (en) * | 2022-03-11 | 2022-12-27 | 上海交通大学 | Skating multi-foot robot |
CN114771680A (en) * | 2022-04-12 | 2022-07-22 | 上海交通大学 | Single-board skiing multi-foot robot |
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