JP2005335034A - Motion evaluating method for robot device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To correctly check or evaluate the kinetic performance of a robot device composed of static characteristics and dynamic characteristics. <P>SOLUTION: When the robot device stands on one leg, a trunk tilts toward a raised leg in a frontal plane. It is ideal that the tilt of the robot device is the same when either one of the legs is raised. Further, when the robot device stands on either the right leg or the left leg, the trunk tilts frontward in a sagittal plane. It is also ideal that the tilt of the robot device is the same when either one of the legs is raised. The bilateral symmetry of the robot device is evaluated whether a difference in a tilting quantity in each direction in rolling and pitching of the trunk generated when each of the right or left leg is raised, is less than a predetermined value. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、機械装置類の動作若しくは運動時の特性を評価する運動評価方法に係り、特に、複数の可動関節を備えたロボット装置のための運動評価方法に関する。   The present invention relates to a motion evaluation method for evaluating characteristics of an operation or motion of mechanical devices, and more particularly to a motion evaluation method for a robot device having a plurality of movable joints.

さらに詳しくは、本発明は、脚式移動ロボットなど多数の関節軸で構成されるロボット装置の運動性能を正しく検査若しくは評価するロボット装置の運動評価方法に係り、特に、ロボット装置が持つ静的運動特性並びに動的運動特性からなる運動性能を正しく検査若しくは評価するロボット装置の運動評価方法に関する。   More particularly, the present invention relates to a motion evaluation method for a robot apparatus that correctly inspects or evaluates the motion performance of a robot apparatus including a large number of joint axes, such as a legged mobile robot. The present invention relates to a motion evaluation method for a robot apparatus that correctly inspects or evaluates motion performance including characteristics and dynamic motion characteristics.

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“ROBOTA(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。   A mechanical device that uses an electrical or magnetic action to perform a movement resembling human movement is called a “robot”. It is said that the word “robot” comes from the Slavic word “ROBOTA (slave machine)”. In Japan, robots started to spread from the end of the 1960s, but many of them are industrial robots such as manipulators and transfer robots for the purpose of automating and unmanned production operations in factories. Met.

現在、2足直立歩行を始めとする脚式移動型のロボットに関する研究が盛んに行なわれている。これは、脚式移動ロボットが、不整地や障害物など作業経路上に凹凸のある歩行面や、階段や梯子の昇降など不連続な歩行面に対応することができるなど、柔軟な移動作業を実現できるというなどの理由に依る。他方、この種のロボットは姿勢が不安定で歩行制御が難しいことから、姿勢の安定性を保つ歩行制御が、最も重要な技術的課題の1つに位置付けられている。ここで言う安定な「歩行」とは、「転倒することなく、脚を使って移動すること」と定義される。   Currently, research on legged mobile robots, including biped upright walking, is being actively conducted. This is because the legged mobile robot can cope with uneven walking surfaces such as rough terrain and obstacles and discontinuous walking surfaces such as up and down stairs and ladders. It depends on the reason that it can be realized. On the other hand, since this type of robot is unstable in posture and difficult to control walking, walking control that maintains the stability of the posture is positioned as one of the most important technical issues. Stable “walking” as used herein is defined as “moving with legs without falling down”.

多くの場合、脚式移動ロボットの姿勢安定制御には、ZMP(Zero Moment Point)が歩行の安定度判別の規範として用いられている。ZMPによる安定度判別規範は、歩行系から路面には重力と慣性力、並びにこれらのモーメントが路面から歩行系への反作用としての床反力並びに床反力モーメントとバランスするという「ダランベールの原理」に基づく。力学的推論の帰結として、足底接地点と路面の形成する支持多角形の内側にピッチ軸及びロール軸モーメントがゼロとなる点、すなわちZMPが存在する(例えば、非特許文献1を参照のこと)。   In many cases, ZMP (Zero Moment Point) is used as a norm for determining the stability of walking for posture stability control of a legged mobile robot. The standard for discriminating the stability by ZMP is the principle of d'Alembert that gravity and inertia force from the walking system to the road surface, and these moments balance with the floor reaction force and the floor reaction force moment as a reaction from the road surface to the walking system. based on. As a result of mechanical reasoning, there is a point where the pitch axis and roll axis moments become zero inside the support polygon formed by the sole contact point and the road surface, that is, ZMP (for example, see Non-Patent Document 1). ).

目標ZMP制御は、すべての瞬間において、動的釣り合いを取るように運動を計画することにより、実機上で成功を収めている。ZMP規範に基づく2足歩行パターン生成は、足底着地点をあらかじめ設定することができ、路面形状に応じた足先の運動学的拘束条件を考慮し易いなどの利点がある。また、ZMPを安定度判別規範とすることは、力ではなく軌道を運動制御上の目標値として扱うことを意味するので、技術的に実現可能性が高まる。   Target ZMP control has been successful on a real machine by planning the motion to be in dynamic balance at every moment. The biped walking pattern generation based on the ZMP norm has advantages such that a foot landing point can be set in advance and it is easy to consider the kinematic constraint conditions of the foot according to the road surface shape. In addition, using ZMP as a stability determination criterion means that a trajectory is treated as a target value in motion control instead of force, and thus technically feasible.

ヴコブラトビッチ(Miomir Vukobratovic)著「脚式移動ロボット(LEGGED LOCOMOTION ROBOTS)」(加藤一郎外著『歩行ロボットと人工の足』(日刊工業新聞社))"Migir Vokobratovic" "LEGGED LOCATION ROBOTS" (Ichiro Kato's "Walking Robot and Artificial Feet" (Nikkan Kogyo Shimbun))

機械装置類においては、指令値を正確に実行することができるかどうか、性能を試験若しくは検査する必要がある。   In mechanical devices, it is necessary to test or inspect performance to determine whether the command value can be accurately executed.

ロボット装置は、一般に、関節軸毎に回転型アクチュエータを配置し、これらの位置制御に基づいて所望の装置運動を実現する。このため、個々の関節アクチュエータが指令値通りに作動すること、さらには、関節アクチュエータの動作の組み合わせにより、ロボット装置全体として所望(すなわちコマンド通り)の姿勢や運動パターンを生成できていること、すなわち運動性能を確認しなければならない。ところが、ロボット装置においては、いまだ運動評価方法が存在しないのが現状である。   In general, a robot apparatus is provided with a rotary actuator for each joint axis, and realizes a desired apparatus motion based on these position controls. For this reason, the individual joint actuators operate according to the command values, and furthermore, the desired posture and motion pattern can be generated as a whole robot device by combining the operations of the joint actuators. You must check your performance. However, at present, there is no motion evaluation method in the robot apparatus.

人的作業の代替を1つの大きな目的とするロボット装置においては、指示コマンド通りの運動を実現できる性能を確保することは極めて重要である。とりわけ脚式移動型のロボット装置の場合、姿勢安定制御をより好適に実現する上でも、その前提として、ロボット装置が持つ静的な運動特性並びに動的な運動特性を正確に検査又は評価し、運動評価結果に基づいた装置のメンテナンスや運用を行なう必要がある。   In a robot apparatus that aims to replace human work as one major purpose, it is extremely important to ensure the performance that can realize movement according to the command command. In particular, in the case of a legged mobile robot device, in order to more suitably realize posture stability control, as a premise, the static motion characteristics and dynamic motion characteristics of the robot device are accurately inspected or evaluated, It is necessary to perform maintenance and operation of the device based on the motion evaluation result.

ところが、同じ部品で構成されるロボット装置であっても、アクチュエータなど部品毎の個体差や、組み立て時のバラツキなどにより、運動性能には予想外の相違が生じかねない。例えば、同じ仕様で構成されるロボット装置が同じ歩行コマンドを実行した場合であっても、あるロボットはまっすぐ歩くことができるが、他のロボットは進行方向が左右にそれてしまう、あるいは立ち姿勢を維持することができず転倒してしまう、という事態も有り得る。   However, even in a robot apparatus composed of the same parts, there may be an unexpected difference in motion performance due to individual differences among parts such as actuators or variations during assembly. For example, even if a robot device configured with the same specifications executes the same walking command, one robot can walk straight, but another robot moves in the left or right direction or changes its standing posture. There is a possibility that it cannot be maintained and falls.

また、脚式移動ロボットは、他の機械装置に比べ関節数が多いことから、所望の運動を実現できているかどうかの評価や検証が難しい、という問題がある。例えば、ロボット装置がコマンド通りの運動を実現することができないとしても、関節構成の複雑さから、原因を特定することが困難である。例えば、正確な歩行動作を実現できない場合の、どの部位若しくは関節軸の不良であるのか、あるいはロボット装置の作動時に生じる動的特性に基づく誤差であるのか、あるいはそもそも静的な特性が原因であるのかを究明することは容易ではない。   In addition, since the legged mobile robot has a larger number of joints than other mechanical devices, there is a problem that it is difficult to evaluate and verify whether or not a desired motion can be realized. For example, even if the robot apparatus cannot realize the motion according to the command, it is difficult to identify the cause due to the complexity of the joint configuration. For example, when an accurate walking motion cannot be realized, which part or joint axis is defective, whether it is an error based on dynamic characteristics generated when the robot apparatus is operated, or is due to static characteristics in the first place It is not easy to find out.

今後、ロボット産業の発達が進むと、普及するロボット装置の台数も増加してくる。このため、ロボット装置の取り扱いに熟練したエキスパートだけでなく、十分に習熟していない初歩の技術者であっても、容易且つ確実に行なうことができる運動評価方法を確立することが望まれている。   As the robot industry develops in the future, the number of robotic devices that will spread will increase. Therefore, it is desired to establish a motion evaluation method that can be easily and reliably performed not only by experts who are skilled in handling robot devices but also by beginner engineers who are not sufficiently skilled. .

本発明は、上述したような技術的課題を鑑みたものであり、その主な目的は、多数の関節軸で構成されるロボット装置の運動性能を正しく検査若しくは評価することができる、優れたロボット装置の運動評価方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of the technical problems as described above, and its main purpose is an excellent robot capable of correctly inspecting or evaluating the motion performance of a robot apparatus composed of a large number of joint axes. An object is to provide a motion evaluation method for a device.

本発明のさらなる目的は、ロボット装置が持つ静的特性並びに動的特性からなる運動性能を正しく検査若しくは評価することができる、優れたロボット装置の運動評価方法を提供することにある。   It is a further object of the present invention to provide an excellent motion evaluation method for a robot apparatus that can correctly inspect or evaluate the motion performance of the robot apparatus including static characteristics and dynamic characteristics.

本発明のさらなる目的は、ロボット装置の取り扱いに熟練したエキスパートだけでなく、十分に習熟していない初歩の技術者であっても、容易且つ確実に行なうことができる、優れたロボット装置の運動評価方法を提供することにある。   A further object of the present invention is to provide excellent robot apparatus motion evaluation that can be easily and reliably performed not only by experts who are skilled in handling robot apparatuses but also by beginner engineers who are not sufficiently skilled. It is to provide a method.

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、複数の可動部を備えたロボット装置の運動評価方法において、
前記ロボット装置は左右略対称に構成され、可動部を駆動する駆動部と、可動部の状態量を計測する計測部と、駆動部を計測された状態量を用いて適応的に制御し、又は非適応的に制御する駆動制御部を備え、
左右対称となる姿勢を形成するステップと、
前記左右対称となる姿勢を形成したときに、前記駆動制御部において非適応的制御を実行し、前記駆動部の評価を行なうステップと、
前記左右対称となる姿勢を形成したときに、前記駆動制御部において適応的及び非適応的制御を交互に実行し、それぞれの制御時における前記計測部による計測結果に基づいて前記計測部又は前記駆動制御部の評価を行なうステップと、
を具備することを特徴とするロボット装置の運動評価方法である。
The present invention has been made in consideration of the above problems, and the first aspect of the present invention is a motion evaluation method for a robot apparatus including a plurality of movable parts.
The robot apparatus is configured substantially symmetrically, and controls the driving unit adaptively using the driving unit that drives the movable unit, the measuring unit that measures the state quantity of the moving unit, and the measured state quantity, or A drive control unit that performs non-adaptive control is provided,
Forming a symmetrical posture; and
Performing the non-adaptive control in the drive control unit when the symmetric posture is formed, and evaluating the drive unit;
When the symmetric posture is formed, adaptive and non-adaptive control is alternately executed in the drive control unit, and the measurement unit or the drive is based on the measurement result of the measurement unit at the time of each control. A step of evaluating the control unit;
It is the movement evaluation method of the robot apparatus characterized by comprising.

例えば2足歩行を行なう脚式移動型のロボット装置においては、一般に、左右に均等な肢体を備え、基本的には左右対称をなす構造体であり、運動の遷移の基本となるキーポーズは。ロボット装置が左右対称の特性を持つように設計・制御される。そこで、本発明の第1の側面では、ロボット装置の遷移となるキーポーズにおける静的運動特性の評価基準として、左右対称性の条件を加え、その評価方法を提供する。   For example, in a legged mobile robot device that performs bipedal walking, it is generally a structure that has equal limbs on the left and right sides and is basically symmetrical, and the key pose that is the basis for the transition of movement is. The robot device is designed and controlled to have symmetrical characteristics. Therefore, in the first aspect of the present invention, a condition for symmetry is added as an evaluation criterion for static motion characteristics in a key pose which is a transition of a robot apparatus, and an evaluation method thereof is provided.

ロボット装置の制御システムが、マスプロパティすなわち質量の分布情報に基づいて姿勢安定制御を行なう場合、実際の質量分布と一致し、且つセンサ出力が理想的な状態においては、左右が対称となる基本姿勢をとったときには、適応制御系をオンにしたときとオフにしたときとで、ロボット装置は同じ姿勢を保つはずである。したがって、適応制御をオフにすることで、ロボット装置のハードウェアすなわち機械系並びに電気系の静的特性を評価することができる。また、適応制御をオンにしたときとオフにしたときの測定結果を比較することにより、計測系並びに制御系の評価を行なうことができる。   When the robot system's control system performs posture stability control based on mass properties, that is, mass distribution information, the basic posture is the same as the actual mass distribution and is symmetrical in the ideal sensor output. When the robot is taken, the robot apparatus should maintain the same posture when the adaptive control system is turned on and when it is turned off. Therefore, by turning off the adaptive control, it is possible to evaluate the static characteristics of the hardware of the robot apparatus, that is, the mechanical system and the electrical system. Further, the measurement system and the control system can be evaluated by comparing the measurement results when the adaptive control is turned on and when the adaptive control is turned off.

また、本発明の第2の側面は、複数の可動部を備えたロボット装置の運動評価方法において、
前記ロボット装置は左右略対称に構成され、可動部を駆動する駆動部と、可動部の状態量を計測する計測部と、駆動部を計測された状態量を用いて適応的に制御し、又は非適応的に制御する駆動制御部を備え、
左右非対称となる姿勢を形成するステップと、
前記左右非対称となる姿勢を形成したときに、前記駆動部の左右非対称性の評価を行なうステップと、
を具備することを特徴とするロボット装置の運動評価方法である。
The second aspect of the present invention provides a motion evaluation method for a robot apparatus having a plurality of movable parts.
The robot apparatus is configured substantially symmetrically, and controls the driving unit adaptively using the driving unit that drives the movable unit, the measuring unit that measures the state quantity of the moving unit, and the measured state quantity, or A drive control unit that performs non-adaptive control is provided,
Forming an asymmetric posture; and
Performing a left-right asymmetry evaluation of the drive unit when the left-right asymmetric posture is formed;
It is the movement evaluation method of the robot apparatus characterized by comprising.

本発明の第2の側面では、ロボット装置が左右対称の特性を持つように設計・制御されることを利用して、左右逆のものを加えた2ポーズを1組のキーポーズとして実行することにより、静的な運動特性として、左右の非対称性を評価するものである。   In the second aspect of the present invention, by utilizing the fact that the robot apparatus is designed and controlled so as to have left-right symmetric characteristics, two poses including the left and right reversed are executed as a set of key poses. As a static motion characteristic, the left-right asymmetry is evaluated.

具体的には、適応制御がオフの状態でアクチュエータの位置ゲインを高く設定することにより、機械ハードウェアの評価を行なうことができる。また、適応制御がオフの状態でアクチュエータの位置ゲインを低く設定することにより、アクチュエータの低域トルクの評価を行なうことができる。また、適応制御をオンにすることで、計測系や制御系の評価を行なうことができる。   Specifically, the mechanical hardware can be evaluated by setting the actuator position gain high while adaptive control is off. Further, by setting the actuator position gain low while adaptive control is off, the low-frequency torque of the actuator can be evaluated. Also, by turning on adaptive control, the measurement system and control system can be evaluated.

ここで、前記の左右非対称となる姿勢を形成するステップでは、左右逆となる姿勢を1組として交互に実行する。   Here, in the step of forming the left-right asymmetric posture, the left-right reversed postures are alternately executed as one set.

そして、前記の左右非対称性の評価を行なうステップでは、前記左右非対称となる姿勢を形成したときに、前記駆動制御部において非適応的制御を実行するとともに前記駆動部における位置ゲインを高く設定して、前記駆動部の左右非対称性の評価を行なう。あるいは、前記駆動制御部において非適応的制御を実行するとともに前記駆動部における位置ゲインを低く設定して、前記駆動部における低域トルクの左右非対称性の評価を行なう。あるいは、前記駆動制御部において適応的制御を実行し、それぞれの制御時における前記計測部による計測結果に基づいて前記計測部又は前記駆動制御部における左右非対称性の評価を行なう。   In the step of evaluating the left-right asymmetry, when the left-right asymmetry posture is formed, non-adaptive control is executed in the drive control unit and a position gain in the drive unit is set high. The left-right asymmetry of the drive unit is evaluated. Alternatively, non-adaptive control is executed in the drive control unit, and the position gain in the drive unit is set low, and the left-right asymmetry of the low-frequency torque in the drive unit is evaluated. Alternatively, adaptive control is executed in the drive control unit, and the left-right asymmetry in the measurement unit or the drive control unit is evaluated based on the measurement results of the measurement unit at the time of each control.

前記ロボット装置は、例えば2足歩行を行なう脚式移動型のロボットであり、少なくとも体幹と、体幹に接続された左右の脚を備えている。このような場合、前記の左右非対称性の評価を行なうステップでは、左脚を上げたときと右脚を上げたときにそれぞれ生じる前記体幹のロール方向傾き量の差が所定値以内であるかどうかにより、ロール方向に関する前記ロボット装置の左右対称性を評価することができる。同様に、左脚を上げたときと右脚を上げたときに生じる前記体幹のピッチ方向傾き量の差が所定値以内であるかどうかにより、ピッチ方向に関する前記ロボット装置の左右対称性を評価することができる。また、腰部を前方に突き出す姿勢を実行して、腰部を前方に突き出す姿勢において、ヨー軸方向に関する前記ロボット装置の左右対称性を評価することができる。   The robot apparatus is, for example, a legged mobile robot that performs bipedal walking, and includes at least a trunk and left and right legs connected to the trunk. In such a case, in the step of evaluating the left-right asymmetry, whether the difference in the amount of tilt in the roll direction of the trunk that occurs when the left leg is raised and the right leg is raised is within a predetermined value. Depending on how, the left-right symmetry of the robot apparatus with respect to the roll direction can be evaluated. Similarly, the left-right symmetry of the robot apparatus with respect to the pitch direction is evaluated based on whether or not the difference in the pitch direction inclination amount of the trunk that occurs when the left leg is raised and the right leg is raised is within a predetermined value. can do. Moreover, the posture which protrudes a waist part ahead is performed, and the left-right symmetry of the said robot apparatus regarding a yaw-axis direction can be evaluated in the attitude | position which protrudes a waist part ahead.

また、本発明の第3の側面は、複数の可動部を備えたロボット装置の運動評価方法において、
前記ロボット装置は、可動部を駆動する駆動部と、可動部の状態量を計測する計測部と、駆動部を計測された状態量を用いて制御する駆動制御部を備え、少なくとも一部の可動部は路面に接地し、
可動部と路面との接地点で形成される支持多角形を算出するステップと、
前記支持多角形面積又は前記支持多角形の面積の変化速度のうち少なくとも1つに基づいて前記ロボット装置の運動特性を評価するステップと、
を具備することを特徴とするロボット装置の運動評価方法である。
The third aspect of the present invention provides a motion evaluation method for a robot apparatus having a plurality of movable parts.
The robot apparatus includes a drive unit that drives a movable unit, a measurement unit that measures a state quantity of the movable part, and a drive control unit that controls the drive unit using the measured state quantity, and at least a part of the movable device is movable. The part touches the road surface,
Calculating a support polygon formed by a contact point between the movable part and the road surface;
Evaluating the motion characteristics of the robotic device based on at least one of the support polygon area or the rate of change of the area of the support polygon;
It is the movement evaluation method of the robot apparatus characterized by comprising.

ロボット装置は、例えば、ZMP安定度判別規範を用いて、歩行やその他の運動・行動時における姿勢安定制御を行なうことができる。この場合、ロボット装置の足底接地点と路面の形成する支持多角形の内側にピッチ軸及びロール軸モーメントがゼロとなる点、すなわちZMPが存在するようにZMP軌道を計画し、あるいは脚やその他の部位における運動を適応的に制御する。   For example, the robot apparatus can perform posture stability control during walking and other exercises / behaviours using a ZMP stability determination criterion. In this case, the ZMP trajectory is planned so that the pitch axis and roll axis moments become zero inside the support polygon formed by the sole contact point of the robot device and the road surface, that is, the ZMP exists, or the leg or other Adaptively control the movements in the region.

そこで、本発明の第3の側面では、支持多角形の面積、並びにこの面積の変化する速度に基づいて、ロボット装置の動的運動性能の評価を行なう。   Therefore, in the third aspect of the present invention, the dynamic motion performance of the robot apparatus is evaluated based on the area of the support polygon and the speed at which the area changes.

また、本発明の第4の側面は、複数の可動部を備えたロボット装置の運動評価方法において、
前記ロボット装置は、可動部を駆動する駆動部と、可動部の状態量を計測する計測部と、可動部の状態量を計測する計測部と、駆動部を計測された状態量を用いて制御する駆動制御部を備え、
前記可動部に評価用の運動パターンを実行させるステップと、
前記評価用の運動パターン実行中における前記計測部における計測結果を記録するステップと、
前記記録された計測結果を解析し、前記ロボット装置の特徴を抽出するステップと、
を具備することを特徴とするロボット装置の運動評価方法である。
According to a fourth aspect of the present invention, in the motion evaluation method for a robot apparatus including a plurality of movable parts,
The robot apparatus is controlled using a drive unit that drives a movable part, a measurement unit that measures a state quantity of the movable part, a measurement part that measures a state quantity of the movable part, and a state quantity measured by the drive unit. A drive control unit,
Causing the movable part to execute a motion pattern for evaluation;
Recording a measurement result in the measurement unit during execution of the motion pattern for evaluation;
Analyzing the recorded measurement results and extracting features of the robot device;
It is the movement evaluation method of the robot apparatus characterized by comprising.

本発明の第4の側面によれば、上述した静的運動評価後のロボット装置に対して動的な運動特性の評価を行なうことができる。ロボット装置の動的運動特性として、主に関節自由度を構成する各アクチュエータ・モータの原点精度、各センサの出力、並びにアクチュエータ・モータの動的特性について評価する。   According to the fourth aspect of the present invention, dynamic motion characteristics can be evaluated for the robot apparatus after the static motion evaluation described above. As the dynamic motion characteristics of the robot apparatus, the accuracy of the origin of each actuator and motor, the output of each sensor, and the dynamic characteristics of the actuator and motor are mainly evaluated.

本発明の第4の側面では、ロボット装置を、既知の(理想的な)路面上で、動的運動評価若しくは診断用の歩行パターン(若しくは運動パターン)をロボット装置に実行させ、運動実行時における各センサ出力などのログ情報を記録する。そして、このログ記録を解析することにより、個々のロボット装置に固有の特徴点(若しくは個体差)を抽出することにより評価や診断を行なう。すなわち、既知のモーションを再生させ、実機での動作と理論動作がどれだけ一致するかを以って、動的特性を定量的に評価することができる。   In the fourth aspect of the present invention, the robot apparatus is caused to execute a walking pattern (or movement pattern) for dynamic motion evaluation or diagnosis on a known (ideal) road surface, and at the time of executing the movement. Log information such as sensor output is recorded. Then, by analyzing this log record, evaluation and diagnosis are performed by extracting characteristic points (or individual differences) unique to each robot apparatus. That is, a known motion is reproduced, and the dynamic characteristics can be quantitatively evaluated based on how much the actual operation matches the theoretical operation.

動的運動評価若しくは診断用の運動パターンとして、基本的な歩行動作の他に、本発明者らは「一歩系」の動作と、旋回動作を行なう。   In addition to basic walking motions, the present inventors perform “one-step system” motions and turning motions as dynamic motion evaluation or diagnosis motion patterns.

ここで言う「一歩系」の動作は、左右いずれか一方の脚による(すなわち立脚と遊脚を切り替えない、支持脚を固定した)歩を繰り返し行なうこと、あるいは特定の部位のみに限定して1つの動作を繰り返し行なうことを指す。数歩を組み合わせた動作の場合、個々の歩におけるエラーが干渉し合い、またエラーの影響を継承してしまうため原因を特定することが困難である。これに対し、一歩系によれば、特定の原因によるエラーを累積していく(すなわち強調する)ことで、原因の特定が容易になる。   The “one-step system” mentioned here refers to the operation of repeating one step with either the left or right leg (that is, the standing leg and the free leg are not switched and the supporting leg is fixed) or limited to a specific part. It refers to repeating one operation. In the case of an operation in which several steps are combined, errors in individual steps interfere with each other and inherit the influence of the error, so it is difficult to specify the cause. On the other hand, according to the one-step system, it is easy to specify the cause by accumulating (that is, emphasizing) errors due to the specific cause.

また、ログ記録の解析では、診断用の歩行パターンを再生中の歩行ログから特徴点を抽出する。例えば、基本歩行パターンを実行時に、左右の脚の足平全体が均等且つ同時に着床・離床しているか(すなわち、水平着床と水平離床の評価)などを診断する。   Further, in the log record analysis, feature points are extracted from the walking log that is reproducing the walking pattern for diagnosis. For example, when the basic walking pattern is executed, it is diagnosed whether the entire feet of the left and right legs are evenly and simultaneously landing or leaving (that is, evaluation of horizontal landing and horizontal leaving).

本発明によれば、ロボット装置が持つ静的運動特性並びに動的運動特性からなる運動性能を正しく検査若しくは評価することができる、優れたロボット装置の運動評価方法を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the movement evaluation method of the outstanding robot apparatus which can test | inspect or evaluate correctly the movement performance which consists of a static movement characteristic and a dynamic movement characteristic which a robot apparatus has can be provided.

また、本発明によれば、ロボット装置の取り扱いに熟練したエキスパートだけでなく、十分に習熟していない初歩の技術者であっても、容易且つ確実に行なうことができる、優れたロボット装置の運動評価方法を提供することができる。   Further, according to the present invention, not only an expert skilled in handling a robot apparatus but also an elementary engineer who is not sufficiently proficient can easily and surely perform the movement of an excellent robot apparatus. An evaluation method can be provided.

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形態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。   Other objects, features, and advantages of the present invention will become apparent from more detailed description based on embodiments of the present invention described later and the accompanying drawings.

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳解する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

A.ロボットの構成
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」のロボット装置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、ロボット装置100は、体幹部と、腰部と、頭部と、左右の上肢部と、脚式移動を行なう左右2足の下肢部とで構成され、例えば体幹部に内蔵されている制御部(図示しない)によりロボット装置の動作を統括的にコントロールするようになっている。
A. Robot Configuration FIGS. 1 and 2 show a state in which the “humanoid” or “humanoid” robot device 100 used for carrying out the present invention is viewed from the front and rear, respectively. Yes. As shown in the figure, the robot apparatus 100 includes a trunk, a waist, a head, left and right upper limbs, and left and right lower limbs that perform legged movement, and is built in, for example, the trunk. The operation of the robot apparatus is comprehensively controlled by a control unit (not shown).

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、股関節によって腰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の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。   Each of the left and right lower limbs is composed of a thigh, a knee joint, a shin part, an ankle, and a foot, and is connected to the lowermost part of the waist by a hip joint. The left and right upper limbs are composed of an upper arm, an elbow joint, and a forearm, and are connected to the left and right side edges above the trunk by shoulder joints. The head is connected to the substantially uppermost center of the trunk by a neck joint.

このように構成されたロボット装置100は、制御部(図1及び図2には図示しない)による全身協調的な動作制御により、2足歩行を実現することができる。かかる2足歩行は、一般に、以下に示す各動作期間に分割される歩行周期を繰り返すことによって行なわれる。すなわち、   The robot apparatus 100 configured as described above can realize bipedal walking by whole body cooperative operation control by a control unit (not shown in FIGS. 1 and 2). Such biped walking is generally performed by repeating a walking cycle divided into the following operation periods. That is,

(1)右脚を持ち上げた、左脚による単脚支持期
(2)右足が接地した両脚支持期
(3)左脚を持ち上げた、右脚による単脚支持期
(4)左足が接地した両脚支持期
(1) Single leg support period with left leg lifted right leg (2) Both leg support period with right leg grounded (3) Single leg support period with right leg lifted with left leg (4) Both legs with left leg grounded Support period

制御部は、このロボット装置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。   The control unit includes a controller (main control unit) that processes drive control of each joint actuator constituting the robot device 100 and external input from each sensor (described later), and a housing in which a power supply circuit and other peripheral devices are mounted. Is the body. In addition, the control unit may include a communication interface and a communication device for remote operation.

ロボット装置100における歩行制御は、あらかじめ下肢の目標軌道を計画し、上記の各期間において計画軌道の修正を行なうことによって実現される。例えば、両脚支持期では、下肢軌道の修正を停止して、計画軌道に対する総修正量を用いて腰の高さを一定値で修正する。また、単脚支持期では、修正を受けた脚の足首と腰との相対位置関係を計画軌道に復帰させるように修正軌道を生成する。   The walking control in the robot apparatus 100 is realized by planning a target trajectory of the lower limb in advance and correcting the planned trajectory in each of the above periods. For example, in the both-leg support period, the correction of the lower limb trajectory is stopped, and the waist height is corrected at a constant value using the total correction amount with respect to the planned trajectory. In the single leg support period, a corrected trajectory is generated so that the relative positional relationship between the corrected ankle and waist of the leg is returned to the planned trajectory.

歩行動作の軌道修正を始めとして、ロボット装置の姿勢安定制御には、ZMPを歩行の安定度判別の規範として用いている。このため、ZMPに対する偏差を小さくするための位置、速度、及び加速度が連続となるように、5次多項式を用いた補間計算により行なう。ZMPによる安定度判別規範は、歩行系から路面には重力と慣性力、並びにこれらのモーメントが路面から歩行系への反作用としての床反力並びに床反力モーメントとバランスするという「ダランベールの原理」に基づく。当該原理の力学的推論の帰結として、足底接地点と路面の形成する支持多角形の内側にピッチ軸及びロール軸モーメントがゼロとなる点、すなわちZMPが存在する。   ZMP is used as a norm for determining the stability of walking for posture stability control of the robot apparatus including correction of walking motion trajectory. For this reason, interpolation calculation using a fifth-order polynomial is performed so that the position, speed, and acceleration for reducing the deviation from ZMP are continuous. The standard for discriminating the stability by ZMP is the principle of d'Alembert that gravity and inertia force from the walking system to the road surface, and these moments balance with the floor reaction force and the floor reaction force moment as a reaction from the road surface to the walking system. based on. As a result of the dynamic reasoning of the principle, there is a point where the pitch axis and roll axis moments become zero, that is, ZMP, inside the support polygon formed by the sole contact point and the road surface.

図3には、このロボット装置100が具備する関節自由度構成を模式的に示している。同図に示すように、ロボット装置100は、2本の腕部と頭部1を含む上肢と、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、腰部とで構成された、複数の肢を備えた構造体である。   FIG. 3 schematically shows the joint degree-of-freedom configuration of the robot apparatus 100. As shown in the figure, the robot apparatus 100 includes an upper limb that includes two arms and a head 1, a lower limb that includes two legs that realize a moving operation, and a trunk that connects the upper limb and the lower limb. And a structure having a plurality of limbs composed of the waist.

頭部を支持する首関節(Neck)は、首関節ヨー軸1と、第1及び第2の首関節ピッチ軸2a及び2bと、首関節ロール軸3という4自由度を有している。   The neck joint (Neck) that supports the head has four degrees of freedom: a neck joint yaw axis 1, first and second neck joint pitch axes 2 a and 2 b, and a neck joint roll axis 3.

また、各腕部は、その自由度として、肩(Shoulder)における肩関節ピッチ軸4と、肩関節ロール軸5と、上腕ヨー軸6、肘(Elbow)における肘関節ピッチ軸7と、手首(Wrist)における手首関節ヨー軸8と、手部とで構成される。手部は、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。   Each arm portion has a degree of freedom as a shoulder joint pitch axis 4 at the shoulder, a shoulder joint roll axis 5, an upper arm yaw axis 6, an elbow joint pitch axis 7 at the elbow, and a wrist ( Wrist) is composed of a wrist joint yaw axis 8 and a hand portion. The hand part is actually a multi-joint / multi-degree-of-freedom structure including a plurality of fingers.

また、体幹部(Trunk)は、体幹ピッチ軸9と、体幹ロール軸10という2自由度を有する。   The trunk (Trunk) has two degrees of freedom: a trunk pitch axis 9 and a trunk roll axis 10.

また、下肢を構成する各々の脚部は、股関節(Hip)における股関節ヨー軸11と、股関節ピッチ軸12と、股関節ロール軸13と、膝(Knee)における膝関節ピッチ軸14と、足首(Ankle)における足首関節ピッチ軸15と、足首関節ロール軸16と、足部とで構成される。   Further, each leg part constituting the lower limb includes a hip joint yaw axis 11 at the hip joint (Hip), a hip joint pitch axis 12, a hip joint roll axis 13, a knee joint pitch axis 14 at the knee (Knee), and an ankle (Ankle). ), An ankle joint pitch axis 15, an ankle joint roll axis 16, and a foot.

但し、ロボット装置100が上述したすべての自由度を装備しなければならない訳でも、あるいはこれに限定される訳でもない。設計・製作上の制約条件や要求仕様などに応じて、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。   However, the robot apparatus 100 does not have to be equipped with all the above-described degrees of freedom or is not limited to this. It goes without saying that the degree of freedom, that is, the number of joints, can be increased or decreased as appropriate in accordance with design / manufacturing constraints and required specifications.

上述したようなロボット装置100が持つ各自由度は、実際には回転型アクチュエータを用いて実装され、これらの回転位置制御に基づいて運動制御を行なうようになっている。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、2足歩行という不安定構造体に対して姿勢制御を行なうことなどの要請から、これ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。   Each degree of freedom of the robot apparatus 100 as described above is actually mounted using a rotary actuator, and motion control is performed based on these rotational position controls. These joint actuators must be small and light because of the need to eliminate extra bulges in appearance and approximate human body shape, and to perform posture control on unstable structures such as biped walking. Is preferred.

本実施形態では、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。この種のAC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開2000−299970号公報に開示されている。各関節アクチュエータには、モータ・トルクを検出するトルク・センサや、回転位置若しくは関節位置を検出する角度・位置センサがそれぞれ配設されているものとする。   In this embodiment, a small AC servo actuator of a gear direct connection type and a servo control system of a single chip built in a motor unit is mounted. This type of AC servo actuator is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2000-299970 already assigned to the present applicant. Each joint actuator is provided with a torque sensor for detecting motor torque and an angle / position sensor for detecting a rotational position or a joint position.

また、本実施形態では、アクチュエータ・モータの直結ギアとして低減速ギアを採用することにより、人間との物理的インタラクションを重視するタイプのロボット100に求められている駆動系自身の受動的特性を得ている。   Further, in this embodiment, by adopting a reduced speed gear as the direct connection gear of the actuator / motor, the passive characteristic of the drive system required for the robot 100 of the type that places importance on physical interaction with humans is obtained. ing.

図4には、ロボット装置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、ロボット装置100は、ヒトの四肢を表現した各機構ユニット30、40、41、50R/L、60R/Lと、各機構ユニット間の協調動作を実現するための適応制御を行なう制御ユニット80とで構成される(但し、R及びLの各々は、右及び左の各々を示す接尾辞である。以下同様)。   FIG. 4 schematically shows a control system configuration of the robot apparatus 100. As shown in the figure, the robot apparatus 100 is adapted to each mechanism unit 30, 40, 41, 50R / L, 60R / L expressing human limbs, and adaptive control for realizing a cooperative operation between the mechanism units. (Where R and L are suffixes indicating right and left, respectively, and so on).

ロボット装置100全体の動作は、制御ユニット80によって統括的に制御される。制御ユニット80は、CPU(Central Processing Unit)やメモリなどの主要回路コンポーネント(図示しない)で構成される主制御部81と、電源回路やロボット100の各構成要素とのデータやコマンドの授受を行なうインターフェース(いずれも図示しない)などを含んだ周辺回路82とで構成される。   The overall operation of the robot apparatus 100 is comprehensively controlled by the control unit 80. The control unit 80 exchanges data and commands between a main control unit 81 configured by main circuit components (not shown) such as a CPU (Central Processing Unit) and a memory, and each component of the power supply circuit and the robot 100. The peripheral circuit 82 includes an interface (none of which is shown).

ここで言う周辺回路82は、ロボット装置に搭載される周辺機器類の他、ケーブルや無線を通して接続される外付けの周辺機器、充電ステーション(図示しない)やその他の周辺機器を接続するためのインターフェース・コネクタなどを含むものとする。   The peripheral circuit 82 referred to here is an interface for connecting external peripheral devices, charging stations (not shown), and other peripheral devices connected through cables and radio, in addition to peripheral devices mounted on the robot apparatus.・ Include connectors.

本発明を実現する上で、この制御ユニット80の設置場所は特に限定されない。図4では体幹部ユニット40に搭載されているが、頭部ユニット30に搭載してもよい。あるいは、ロボット装置100外に制御ユニット80を配備して、ロボット装置100本体とは有線若しくは無線で交信するようにしてもよい。   In realizing the present invention, the installation location of the control unit 80 is not particularly limited. Although it is mounted on the trunk unit 40 in FIG. 4, it may be mounted on the head unit 30. Alternatively, a control unit 80 may be provided outside the robot apparatus 100 to communicate with the robot apparatus 100 main body by wire or wirelessly.

図3に示したロボット装置100内の各関節自由度は、それぞれに対応するアクチュエータによって実現される。すなわち、頭部ユニット30には、首関節ヨー軸1、首関節ピッチ軸2、首関節ロール軸3の各々を表現する首関節ヨー軸アクチュエータM1、首関節ピッチ軸アクチュエータM2、首関節ロール軸アクチュエータM3が配設されている。 Each degree of freedom of joint in the robot apparatus 100 shown in FIG. 3 is realized by a corresponding actuator. That is, the head unit 30 includes a neck joint yaw axis actuator M 1 , neck joint pitch axis actuator M 2 , neck joint roll representing the neck joint yaw axis 1, neck joint pitch axis 2, and neck joint roll axis 3. axis actuator M 3 is disposed.

また、体幹部ユニット40には、体幹ピッチ軸9、体幹ロール軸10の各々を表現する体幹ピッチ軸アクチュエータM9、体幹ロール軸アクチュエータM10が配設されている。 The trunk unit 40 is provided with a trunk pitch axis actuator M 9 and a trunk roll axis actuator M 10 that represent the trunk pitch axis 9 and the trunk roll axis 10, respectively.

また、腕部ユニット50R/Lは、上腕ユニット51R/Lと、肘関節ユニット52R/Lと、前腕ユニット53R/Lに細分化されるが、肩関節ピッチ軸4、肩関節ロール軸5、上腕ヨー軸6、肘関節ピッチ軸7、手首関節ヨー軸8の各々を表現する肩関節ピッチ軸アクチュエータM4、肩関節ロール軸アクチュエータM5、上腕ヨー軸アクチュエータM6、肘関節ピッチ軸アクチュエータM7、手首関節ヨー軸アクチュエータM8が配設されている。 Further, the arm unit 50R / L is subdivided into an upper arm unit 51R / L, an elbow joint unit 52R / L, and a forearm unit 53R / L, but a shoulder joint pitch axis 4, a shoulder joint roll axis 5, an upper arm Shoulder joint pitch axis actuator M 4 , shoulder joint roll axis actuator M 5 , upper arm yaw axis actuator M 6 , elbow joint pitch axis actuator M 7 representing each of yaw axis 6, elbow joint pitch axis 7, and wrist joint yaw axis 8. , wrist joint yaw axis actuator M 8 is arranged.

また、脚部ユニット60R/Lは、大腿部ユニット61R/Lと、膝ユニット62R/Lと、足首ユニット63R/Lに細分化されるが、股関節ヨー軸11、股関節ピッチ軸12、股関節ロール軸13、膝関節ピッチ軸14、足首関節ピッチ軸15、足首関節ロール軸16の各々を表現する股関節ヨー軸アクチュエータM11、股関節ピッチ軸アクチュエータM12、股関節ロール軸アクチュエータM13、膝関節ピッチ軸アクチュエータM14、足首関節ピッチ軸アクチュエータM15、足首関節ロール軸アクチュエータM16が配設されている。 The leg unit 60R / L is subdivided into a thigh unit 61R / L, a knee unit 62R / L, and an ankle unit 63R / L, but the hip joint yaw axis 11, hip joint pitch axis 12, hip joint roll Hip joint yaw axis actuator M 11 , hip joint pitch axis actuator M 12 , hip joint roll axis actuator M 13 , knee joint pitch axis representing the axis 13, knee joint pitch axis 14, ankle joint pitch axis 15, and ankle joint roll axis 16. An actuator M 14 , an ankle joint pitch axis actuator M 15 , and an ankle joint roll axis actuator M 16 are provided.

各関節に用いられるアクチュエータM1、M2、M3…は、より好ましくは、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・ユニット内に搭載したタイプの小型ACサーボ・アクチュエータ(前述)で構成することができる。 The actuators M 1 , M 2 , M 3 ... Used for each joint are more preferably a small AC servo actuator of the type directly mounted on a gear and mounted in a motor unit with a servo control system integrated into a single chip. ).

頭部ユニット30、体幹部ユニット40、腕部ユニット50、各脚部ユニット60などの機構ユニット毎に、アクチュエータ駆動制御用の副制御部35、45、55、65が配設されている。   For each mechanism unit such as the head unit 30, the trunk unit 40, the arm unit 50, and each leg unit 60, sub-control units 35, 45, 55, and 65 for actuator drive control are disposed.

腰部41には、姿勢センサ95と加速度センサ96が配設されている。加速度センサ96は、XYZの各軸方向に配置する。また、腰部41に加速度センサ96を配設することによって、質量操作量が大きな部位である腰部41を制御対象点として設定して、その位置における姿勢や加速度を直接計測して、ZMPに基づく姿勢安定制御を行なうことができる。姿勢センサ95と加速度センサ96は、図3中ではそれぞれジャイロ・センサG1及び加速度センサA1として構成されている。   An attitude sensor 95 and an acceleration sensor 96 are disposed on the waist 41. The acceleration sensor 96 is arranged in each XYZ axial direction. Further, by providing an acceleration sensor 96 on the waist 41, the waist 41, which is a part with a large mass operation amount, is set as a control target point, and the posture and acceleration at that position are directly measured, and the posture based on ZMP Stable control can be performed. The attitude sensor 95 and the acceleration sensor 96 are configured as a gyro sensor G1 and an acceleration sensor A1, respectively, in FIG.

また、各脚部60R及び60Lには、接地確認センサ91及び92と、加速度センサ93及び94がそれぞれ配設されている。接地確認センサ91及び92は、例えば足底に圧力センサを装着することにより構成され、床反力の有無により足底が着床したか否かを検出することができる。また、加速度センサ93及び94は、少なくともX及びYの各軸方向に配置する。左右の足部に加速度センサ93及び94を配設することにより、ZMP位置に最も近い足部で直接ZMP方程式を組み立てることができる。図3中では、左右の足首に、足平における加速度を計測するセンサA2及びA3と、足平の姿勢を計測するジャイロ・センサG2及びG3がそれぞれ配設されている。また、左右の足底の四隅に、接地並びに床反力を計測する力センサF1〜F4、F5〜F8が配設されている。   In addition, ground check sensors 91 and 92 and acceleration sensors 93 and 94 are disposed on the legs 60R and 60L, respectively. The ground contact confirmation sensors 91 and 92 are configured by, for example, mounting a pressure sensor on the sole, and can detect whether the sole has landed based on the presence or absence of a floor reaction force. The acceleration sensors 93 and 94 are arranged at least in the X and Y axial directions. By disposing the acceleration sensors 93 and 94 on the left and right feet, the ZMP equation can be directly assembled with the feet closest to the ZMP position. In FIG. 3, sensors A2 and A3 for measuring acceleration at the foot and gyro sensors G2 and G3 for measuring the posture of the foot are arranged on the left and right ankles, respectively. In addition, force sensors F1 to F4 and F5 to F8 for measuring ground contact and floor reaction force are disposed at the four corners of the left and right soles.

ここで、質量操作量が大きな部位である腰部41にのみ加速度センサを配置した場合、腰部41のみが制御対象点に設定され、足部の状態は、この制御対象点の計算結果を基に相対的に算出しなければならず、足部と路面との間では以下の条件を満たすことが、前提となってしまう。   Here, when the acceleration sensor is arranged only on the waist 41 that is a part where the mass operation amount is large, only the waist 41 is set as the control target point, and the state of the foot is relative to the calculation result of the control target point. Therefore, the following condition must be satisfied between the foot and the road surface.

(1)路面はどんな力やトルクが作用しても動くことがない。
(2)路面での並進に対する摩擦係数は充分に大きく、滑りが生じない。
(1) The road surface does not move no matter what force or torque is applied.
(2) The friction coefficient with respect to translation on the road surface is sufficiently large, and no slip occurs.

これに対し、本実施形態では、路面との接触部位である足部にZMPと力を直接する反力センサ・システム(床反力センサなど)を配備するとともに、制御に用いるローカル座標とその座標を直接的に計測するための加速度センサを配設する。この結果、ZMP位置に最も近い足部で直接的にZMP釣合い方程式を組み立てることができる。したがって、より厳密な姿勢安定化制御を高速で実現することができる。この結果、力やトルクが作用すると路面が動いてしまう砂利上や毛足の長い絨毯上や、並進の摩擦係数が充分に確保できずに滑りが生じ易い住居のタイルなどであっても、ロボット装置の安定歩行(運動)を保証することができる。   On the other hand, in the present embodiment, a reaction force sensor system (such as a floor reaction force sensor) that directly applies a force to the ZMP is provided on a foot that is a contact portion with the road surface, and local coordinates used for control and the coordinates thereof are used. An acceleration sensor for directly measuring is provided. As a result, the ZMP balance equation can be assembled directly at the foot closest to the ZMP position. Therefore, more rigorous posture stabilization control can be realized at high speed. As a result, even on a gravel where the road surface moves when force or torque is applied, on a carpet with long bristle feet, or on a residential tile that cannot easily secure a sufficient translational friction coefficient, it can easily slide. The stable walking (motion) of the device can be guaranteed.

主制御部80は、各センサA1〜A3、G1〜G3、F1〜F8の出力に応答して制御目標をダイナミックに補正することができる。より具体的には、副制御部35、45、55、65の各々に対して適応的な制御を行ない、ロボット装置100の上肢、体幹、及び下肢が協調して駆動する全身運動パターンを実現する。本実施形態では、これら制御系統における適応的制御の静的運動特性並びに動的運動特性について評価を行なうが、詳細は後述に譲る。   The main control unit 80 can dynamically correct the control target in response to the outputs of the sensors A1 to A3, G1 to G3, and F1 to F8. More specifically, adaptive control is performed on each of the sub-control units 35, 45, 55, and 65 to realize a whole body movement pattern in which the upper limbs, trunk, and lower limbs of the robot apparatus 100 are driven in cooperation. To do. In the present embodiment, static motion characteristics and dynamic motion characteristics of adaptive control in these control systems are evaluated, but details will be given later.

主制御部81は、足部運動、ZMP軌道、体幹運動、上肢運動、腰部高さなどを設定してロボット装置100の全身運動パターンを生成するとともに、これらの設定内容に従った動作を指示するコマンドを各副制御部35、45、55、65に転送する。そして、各々の副制御部35、45…では、主制御部81からの受信コマンドを解釈して、各アクチュエータM1、M2、M3…に対して駆動制御信号を出力する。ここで言う「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の歩行動作期間中にZMPが動く軌跡を意味する。 The main control unit 81 generates a whole body motion pattern of the robot apparatus 100 by setting a foot motion, a ZMP trajectory, a trunk motion, an upper limb motion, a waist height, and the like, and instructs an operation according to these settings. The command to be transferred is transferred to each sub-control unit 35, 45, 55, 65. Then, in each of the sub-control section 35, 45 ... interprets the command received from the main control unit 81 outputs a drive control signal to each actuator M 1, M 2, M 3 .... Here, “ZMP” refers to a point on the floor where the moment due to floor reaction force during walking is zero, and “ZMP trajectory” refers to, for example, ZMP during the walking motion period of the robot 100. It means the trajectory that moves.

脚式移動ロボットは、ZMPを歩行の安定度判別の規範として用いている。ZMPによる安定度判別規範は、系が適切なZMP空間を形成し、支持多角形の内側にZMPがある場合は、系に回転運動や並進運動が発生せず、回転や並進に関する運動方程式を解く必要がない。これに対し、支持多角形の内側にZMPがない場合や、外界に対する支持作用点が存在しない場合は、ZMP方程式に代えて、運動方程式を解く必要がある。例えば、ジャンプしたときや高台から飛び降りたときなど離床時には支持多角形が存在しないので、ZMP方程式に代えて運動方程式を解くようにすればよい。   Legged mobile robots use ZMP as a norm for determining the stability of walking. The stability criterion for ZMP is that the system forms an appropriate ZMP space, and if there is ZMP inside the support polygon, the system does not generate rotational or translational motion, and solves the equations of motion related to rotation and translation. There is no need. On the other hand, when there is no ZMP inside the support polygon or when there is no support action point for the outside world, it is necessary to solve the equation of motion instead of the ZMP equation. For example, since a support polygon does not exist at the time of getting off, such as when jumping or jumping off a hill, the equation of motion may be solved instead of the ZMP equation.

ZMP方程式は、目標ZMP上での各モーメントの釣合い関係を記述したものである。本実施形態に係る制御システムでは、ロボット装置に関するマスプロパティ(すなわち質量の分布情報)を持ち、ロボット装置を多数の質点miで表わしている。そして、これらの質点miを制御対象点とした場合、すべての制御対象点miにおいて発生する目標ZMP上でのモーメントの総和がゼロとなる各制御点の軌道を求める式がZMP釣合い方程式である。 The ZMP equation describes the balance relationship of each moment on the target ZMP. In the control system according to this embodiment has a mass properties relates to a robot device (i.e. distribution information of the mass), represents the robot in a number of mass points m i. Then, when these mass points m i and the control target point, in all expressions ZMP equilibrium equation for obtaining the orbit of each control point total is zero moment on the target ZMP generated at the control target point m i is there.

世界座標系(O−XYZ)で記述されたZMP釣合い方程式、並びにロボット装置のローカル座標系(O−X’Y’Z’)で記述されたZMP釣合い方程式はそれぞれ以下の通りとなる。   The ZMP balance equation described in the world coordinate system (O-XYZ) and the ZMP balance equation described in the local coordinate system (O-X′Y′Z ′) of the robot apparatus are as follows.

Figure 2005335034
Figure 2005335034

Figure 2005335034
Figure 2005335034

上記の各式は、各質点(又は制御対象点)miにおいて印加された加速度成分により生成されるZMP回り(半径ri−Pzmp)のモーメントの総和と、印加されたj番目の外力モーメントMjの総和と、外力Fkにより生成されるZMP回り(k番目の外力Fkの作用点をSkとする)のモーメントの総和が釣り合うということを記述している。 Each of the above equations represents the sum of moments around the ZMP (radius r i −P zmp ) generated by the acceleration component applied at each mass point (or control target point) m i and the applied j-th external force moment. the sum of M j, describes that the sum of the moments of ZMP around produced by an external force F k (a point of action of k-th external force F k and S k) is balanced.

このZMP釣合い方程式は、目標ZMPにおける床反力モーメント(モーメント・エラー成分)Tを含んでいる。このモーメント・エラーをゼロ又は所定の許容範囲内に抑えることによって、ロボット装置の姿勢安定性が維持される。言い換えれば、モーメント・エラーをゼロ又は許容値以下となるように運動(足部運動や上半身の各部位の軌道など)を修正することが、ZMPを安定度判別規範とした姿勢安定化制御の本質である。   This ZMP balance equation includes a floor reaction force moment (moment error component) T in the target ZMP. By suppressing this moment error to zero or within a predetermined allowable range, the posture stability of the robot apparatus is maintained. In other words, correcting the movement (such as the foot movement and the trajectory of each part of the upper body) so that the moment error is zero or less than the allowable value is the essence of posture stabilization control using ZMP as a stability criterion. It is.

上述したように、路面との接触部位である足部足底に加速度センサを設けている場合には、世界座標系に対する実ロボットのローカル座標系を設定し、その原点としての足部足底を求め、ZMP釣合い方程式を直接的に導き出すことができる。さらに、腰部41を始めとして質量操作量が大きな制御対象点にも加速度センサを配置することで、これら制御対象点毎のZMP回りのモーメント量を、加速度センサ出力値を用いて直接的に導き出すことができる。   As described above, when the acceleration sensor is provided on the foot sole that is the contact portion with the road surface, the local coordinate system of the real robot with respect to the world coordinate system is set, and the foot sole as the origin is set. And the ZMP balance equation can be derived directly. Furthermore, by arranging an acceleration sensor at a control target point having a large mass manipulated variable including the waist 41, the moment amount around the ZMP for each control target point can be directly derived using the acceleration sensor output value. Can do.

ここで、制御対象としての実ロボットは移動体装置であることから、各制御対象点における世界座標上の位置ベクトルを求めることは難しい。その代案として、ローカル座標上における制御対象点の位置ベクトルは、逆キネマティクス演算など比較的容易な計算方法により求まる。そこで、ロボット装置のローカル座標系(O−X’Y’Z’)で記述された後者のZMP釣合い方程式を用いて実際の姿勢安定化処理を行なうようにすればよい。(ZMP軌道を正確に世界座標系で計測することがロボットに搭載された状態検出器では困難であることから、一般には、世界座標系に固定された外部計測器が必要となり、ロボット単体での行動(歩行など)が不可能となる。これに対し、接地部に荷重センサF1〜F8を配置してZMP軌道を計測することにより、ローカル座標でZMP軌道を正確且つ直接的に得ることができる。且つ、ローカル座標原点付近に加速度センサを配置することにより、高速運動において支配的となる情報を直接的に計測することができる。このような理由により、本実施形態では、ローカル座標系でのZMP釣合い方程式を用いている。)   Here, since a real robot as a control target is a mobile device, it is difficult to obtain a position vector on the world coordinates at each control target point. As an alternative, the position vector of the control target point on the local coordinates is obtained by a relatively easy calculation method such as inverse kinematics calculation. Therefore, the actual posture stabilization process may be performed using the latter ZMP balance equation described in the local coordinate system (O-X′Y′Z ′) of the robot apparatus. (Since it is difficult to accurately measure the ZMP trajectory in the world coordinate system with the state detector mounted on the robot, an external measuring instrument fixed to the world coordinate system is generally required. On the other hand, the ZMP trajectory can be obtained accurately and directly in local coordinates by measuring the ZMP trajectory by placing the load sensors F1 to F8 on the ground contact portion. In addition, in the present embodiment, in the local coordinate system, it is possible to directly measure information that is dominant in high-speed motion by arranging an acceleration sensor near the local coordinate origin. ZMP balance equation is used.)

なお、本実施形態に係るロボット装置100は、腰部位置に重心が設定されており、姿勢安定制御の重要な制御対象点であるとともに、装置の「基体」を構成する。   Note that the robot apparatus 100 according to the present embodiment has a center of gravity set at the waist position, is an important control target point for posture stability control, and constitutes a “base” of the apparatus.

B.ロボット装置の運動性能の評価
人的作業の代替を1つの大きな目的とするロボット装置においては、指示コマンド通りの運動を実現できる性能を確保することは極めて重要である。とりわけ脚式移動型のロボット装置の場合、姿勢安定制御をより好適に実現する上でも、その前提として、ロボット装置が持つ静的な特性並びに動的な特性を正確に検査又は評価し、運動評価結果に基づいた装置のメンテナンスや運用を行なう必要がある。
B. Evaluation of the motion performance of a robot device In a robot device that is intended to replace human work as one major purpose, it is extremely important to ensure the performance that can realize motion according to the command command. In particular, in the case of a legged mobile robot device, it is necessary to accurately inspect or evaluate the static characteristics and dynamic characteristics of the robot device, and to evaluate the motion, as a precondition for realizing a more stable posture control. It is necessary to perform maintenance and operation of the device based on the result.

同じ部品で構成されるロボット装置であっても、アクチュエータなど部品毎の個体差や、組み立て時のバラツキなどにより、運動性能には予想外の相違が生じかねない。脚式移動ロボットは、他の機械装置に比べ関節数が多いことから、所望の運動を実現できているかどうかの検査が難しい。   Even robot devices composed of the same parts may cause unexpected differences in motion performance due to individual differences among parts such as actuators and variations during assembly. Since the legged mobile robot has a larger number of joints than other mechanical devices, it is difficult to inspect whether a desired movement can be realized.

例えば、同じ仕様で構成されるロボット装置が同じ歩行コマンドを実行した場合であっても、あるロボットはまっすぐ歩くことができるが、他のロボットは進行方向が左右にそれてしまう、あるいは立ち姿勢を維持することができず転倒してしまう、という事態も有り得る。このような場合、関節構成の複雑さから、原因を特定することが困難である。   For example, even if a robot device configured with the same specifications executes the same walking command, one robot can walk straight, but another robot moves in the left or right direction or changes its standing posture. There is a possibility that it cannot be maintained and falls. In such a case, it is difficult to identify the cause due to the complexity of the joint configuration.

そこで、本発明者らは、ロボット装置の静的特性と動的特性に分けて、その運動性能を正しく評価する方法について提案する。   Therefore, the present inventors propose a method for correctly evaluating the motion performance by dividing the robot device into static characteristics and dynamic characteristics.

B−1.ロボット装置の静的運動特性の評価
ロボット装置の静的特性として、主に関節自由度を構成する各アクチュエータ・モータの原点精度、各センサの出力、並びにアクチュエータ・モータの静的特性について評価する。
B-1. Evaluation of static motion characteristics of the robot apparatus As the static characteristics of the robot apparatus, the origin accuracy of each actuator and motor, the output of each sensor, and the static characteristics of the actuator and motor are mainly evaluated.

ロボット装置の静的運動性能に関する評価の原理は、目標床反力作用点が存在する部位にローカル座標原点を設置し、その原点に対する制御対象部位の静的若しくは動的な位置又は姿勢を、遷移の基本となるキーポーズ(静的若しくは動的)において測定し、それぞれの目標値との偏差を以って評価を行なうというものである。   The principle of evaluation related to the static motion performance of a robotic device is that the local coordinate origin is set at the site where the target floor reaction force action point exists, and the static or dynamic position or posture of the control target site with respect to that origin is changed. The measurement is performed in the key pose (static or dynamic) which is the basis of the above, and the evaluation is performed with the deviation from each target value.

図1及び図2からも分るように、本実施形態に係るロボット装置は、左右に均等な肢体を備え、基本的には左右対称をなす構造体である。ここで言う遷移の基本となるキーポーズは、ロボット装置が左右対称の特性を持つように設計・制御されることを利用したものである。遷移の基本となるキーポーズの条件とその評価方法を以下に挙げる。   As can be seen from FIG. 1 and FIG. 2, the robot apparatus according to the present embodiment is a structure that is basically symmetrical with the left and right limbs. The key pose that is the basis of the transition described here utilizes the fact that the robot apparatus is designed and controlled so as to have left-right symmetric characteristics. The key pose conditions that are the basis of transition and the evaluation methods are listed below.

(1)左右において対称(力の目標作用点も含む)となるキーポーズ
この場合、キーポーズを保つ適応制御をオン及びオフにし、両者の差を測定して評価を行なう。この場合、適応制御をオフにすることで、ロボット装置のハードウェアすなわち機械系並びに電気系の静的特性を評価することができる。また、適応制御をオンにしたときとオフにしたときの測定結果を比較することにより、計測系並びに制御系の評価を行なうことができる。
(1) Key pose that is symmetrical in the left and right (including the target action point of force) In this case, the adaptive control that maintains the key pose is turned on and off, and the difference between the two is measured for evaluation. In this case, by turning off the adaptive control, the static characteristics of the hardware of the robot apparatus, that is, the mechanical system and the electrical system can be evaluated. Further, the measurement system and the control system can be evaluated by comparing the measurement results when the adaptive control is turned on and when the adaptive control is turned off.

(2)左右において非対称(力の目標作用点も含む)となるキーポーズ
ここでは、左右逆のものを加えた2ポーズを1組のキーポーズとして実行する。この場合、適応制御をオフにするとともに関連するアクチュエータの位置ゲインを高く設定する、次いでアクチュエータの位置ゲインを低く設定する、さらに適応制御をオンにすることで、左右の非対称性を評価する。適応制御がオフの状態でアクチュエータの位置ゲインを高く設定することにより、機械ハードウェアの評価を行なうことができる。また、適応制御がオフの状態でアクチュエータの位置ゲインを低く設定することにより、アクチュエータの低域トルクの評価を行なうことができる。また、適応制御をオンにすることで、計測系や制御系の評価を行なうことができる。
(2) Key poses that are asymmetric in the left and right (including the target action point of force) Here, two poses including the left and right reverses are executed as a set of key poses. In this case, the left-right asymmetry is evaluated by turning off the adaptive control and setting the position gain of the related actuator high, then setting the position gain of the actuator low, and turning on the adaptive control. The machine hardware can be evaluated by setting the actuator position gain high while adaptive control is off. Further, by setting the actuator position gain low while adaptive control is off, the low-frequency torque of the actuator can be evaluated. Also, by turning on adaptive control, the measurement system and control system can be evaluated.

上述のように、ロボット装置の静的運動特性の評価は、左右がほぼ対象をなす機体の非対称性評価と、適応制御の評価で構成される。以下では、それぞれについて説明する。   As described above, the evaluation of the static motion characteristics of the robot apparatus is composed of the evaluation of the asymmetry of the airframe whose left and right are the targets, and the evaluation of adaptive control. Each will be described below.

B−1−1.非対称性評価
本実施形態に係るロボット装置は、原則的に左右対称の特性を持つように設計・制御されており、それを定量的に評価する。具体的には、両脚が左右ほぼ対称に設計・製作されていることを利用して、左右の脚でそれぞれ片脚立ちを行ない、そのときの姿勢がロール方向は左右対称に、前後方向は同じ姿勢になるかを体幹の加速度センサを用いて評価する。
B-1-1. Asymmetry Evaluation The robot apparatus according to this embodiment is designed and controlled so as to have symmetrical characteristics in principle, and quantitatively evaluates it. Specifically, using the fact that both legs are designed and manufactured almost symmetrically, the left and right legs stand on one leg respectively, and the posture at that time is symmetrical in the roll direction and the same in the front-rear direction. Evaluate whether the posture is achieved using the acceleration sensor of the trunk.

片脚立ちになるときには、以下の3パターンで行ない、それぞれにおいて対称性を評価する。   When standing on one leg, the following three patterns are used, and the symmetry is evaluated in each.

(1)アクチュエータの位置ゲインを低く設定する。
(2)アクチュエータの位置ゲインを高く設定する。
(3)アクチュエータの位置ゲインを高く設定するとともに、腰部41を前方に突き出すことにより、腰部41ヨー軸の影響を発現させる。
(1) Set the actuator position gain low.
(2) Set the actuator position gain high.
(3) The position gain of the actuator is set high, and the waist 41 is projected forward, thereby exerting the influence of the waist 41 yaw axis.

非対称性評価では、ロボット装置に左右逆のものを加えた2ポーズを1組のキーポーズとして、それぞれを交互に実行させ、ロール、ピッチ、ヨーの各軸方向への影響を確認する。   In the asymmetry evaluation, two poses obtained by adding the left and right reverses to the robot apparatus are set as a set of key poses, and each is executed alternately to check the influence on the roll, pitch, and yaw axis directions.

図5には、ロボット装置の静的運動特性評価として左右非対称性を評価する際の、ロボット装置が形成するキーポーズとロール方向への影響を図解している。図示のように、2足歩行型のロボット装置が片脚立ちをしたとき、前額面内では腰部41は上げている脚(遊脚)の方へ傾く。この傾きが、左右の脚をそれぞれ上げたときに同じであることが理想である。したがって、左脚を上げたときと右脚を上げたときにそれぞれ生じる腰部41のロール方向傾き量若しくは絶対加速度ベクトルのロール方向に対する傾き量の差が所定値以内であるかどうかによって、左右対称性を評価することができる。   FIG. 5 illustrates the influence on the key pose formed by the robot apparatus and the roll direction when evaluating the left-right asymmetry as the static motion characteristic evaluation of the robot apparatus. As shown in the figure, when the biped robot device stands on one leg, the waist 41 tilts toward the raised leg (free leg) in the frontal plane. Ideally, this inclination is the same when the left and right legs are raised. Therefore, left-right symmetry depends on whether or not the difference between the tilt amount of the waist 41 in the roll direction or the tilt amount of the absolute acceleration vector with respect to the roll direction when the left leg is raised and the right leg is raised is within a predetermined value. Can be evaluated.

また、図6には、ロボット装置の静的運動特性評価として左右非対称性を評価する際の、ロボット装置が形成するキーポーズとピッチ方向への影響を図解している。図示のように、2足歩行型のロボット装置が左右いずれで片脚立ちをしたときも、矢状面内では腰部41は前方へ傾く。この傾きが、左右の脚をそれぞれ上げたときに同じであることが理想である。したがって、左脚を上げたときと右脚を上げたときにそれぞれ生じる腰部41のピッチ方向傾き量若しくは絶対加速度ベクトルのピッチ方向に対する傾き量の差が所定値以内であるかどうかによって、左右対称性を評価することができる。   FIG. 6 illustrates the effect on the key pose and pitch direction formed by the robot apparatus when evaluating the left-right asymmetry as the static motion characteristic evaluation of the robot apparatus. As shown in the figure, the waist 41 tilts forward in the sagittal plane when the biped robot device stands on one leg on either the left or right side. Ideally, this inclination is the same when the left and right legs are raised. Therefore, left-right symmetry depends on whether or not the difference between the tilt amount of the waist 41 and the tilt amount of the absolute acceleration vector with respect to the pitch direction when the left leg is raised and the right leg is raised is within a predetermined value. Can be evaluated.

以上のように、ロール方向並びにピッチ方向においては、ロボット装置の静的運動特性としての左右非対称性を評価することができる。これに対し、ヨー軸は、通常の立ち姿勢では重力加速度に対し垂直で、重力加速度の影響を受けないことから、左右非対称性への影響が非常に小さい。そこで、図7に示すように、例えば腰部41を傾斜させ、ヨー軸も重力加速度の影響を受ける姿勢をとることで、ヨー軸に対しても非対称性の評価を行なうようにする。図7に示すように、腰部41を傾斜させることで、ヨー軸回りの誤差により重力加速度の影響を受ける左右非対称成分を取り出すことができる(図8を参照のこと)。   As described above, the left-right asymmetry as the static motion characteristic of the robot apparatus can be evaluated in the roll direction and the pitch direction. On the other hand, the yaw axis is perpendicular to the gravitational acceleration in a normal standing posture and is not affected by the gravitational acceleration, and therefore has little influence on the left-right asymmetry. Therefore, as shown in FIG. 7, for example, the waist 41 is inclined and the yaw axis is also subjected to the gravitational acceleration so that the asymmetry is also evaluated with respect to the yaw axis. As shown in FIG. 7, by tilting the waist 41, a left-right asymmetric component that is affected by gravitational acceleration due to an error about the yaw axis can be extracted (see FIG. 8).

B−1−2.適応制御
本実施形態に係るロボット装置の制御システムでは、ロボット装置に関するマスプロパティ(すなわち質量の分布情報)を持っており(前述)、各質点miを制御対象点とする。例えば、すべての制御対象点miにおいて発生する目標ZMP上でのモーメントの総和がゼロとなる各制御点の軌道を、ZMP釣合い方程式に基づいて求めることができ、ロボット装置の姿勢安定性を適応的に制御することができる。
B-1-2. In the control system of the adaptive control embodiment robot apparatus according to, it has a mass properties relates to a robot device (i.e. distribution information of the mass) (described above), and the mass points m i control target points. For example, the trajectory of each control point where the sum of moments on the target ZMP generated at all the control target points m i becomes zero can be obtained based on the ZMP balance equation, and the posture stability of the robot apparatus can be adapted. Can be controlled.

ここで、制御システムにおいて管理するマスプロパティと、ロボット装置の実際の質量分布が一致し、且つセンサ出力が理想的な状態においては、左右が対称となる基本姿勢をとったときには、適応制御系をオンにしたときとオフにしたときとで、ロボット装置は同じ姿勢を保つはずである。したがって、適応制御をオフにして姿勢を測定することで、ロボット装置のハードウェアすなわち機械系並びに電気系の静的運動特性を評価することができる。また、適応制御をオンにしたときとオフにしたときの測定結果を比較することにより、計測系並びに制御系の評価を行なうことができる。   Here, when the mass property managed in the control system and the actual mass distribution of the robot device match and the sensor output is ideal, the adaptive control system is The robotic device should maintain the same posture when turned on and when turned off. Therefore, by measuring the posture with adaptive control turned off, it is possible to evaluate the static motion characteristics of the hardware of the robot apparatus, that is, the mechanical system and the electrical system. Further, the measurement system and the control system can be evaluated by comparing the measurement results when the adaptive control is turned on and when the adaptive control is turned off.

図9には、ロボット装置の適応制御系におけるロール方向の静的運動特性を評価する方法について図解している。ロボット装置の実際の質量分布と一致し、且つセンサ出力が理想的な状態においては、左右が対称となる基本姿勢をとったときには、適応制御系をオンにしたときとオフにしたときとで、前額面内では体幹の傾きは同じであることが理想である。したがって、適応制御系をオンにしたときとオフにしたときとで、腰部41の傾きを例えば姿勢センサ95や加速度センサ96で測定し、それぞれ生じる腰部41のロール方向傾き量若しくは絶対加速度ベクトルのロール方向に対する傾き量の差が所定値以内であるかどうかによって、適応制御系のロール方向における静的運動特性を評価することができる。   FIG. 9 illustrates a method for evaluating the static motion characteristics in the roll direction in the adaptive control system of the robot apparatus. In a state where the actual mass distribution of the robot apparatus matches the sensor output and the sensor output is ideal, when taking a basic posture in which left and right are symmetrical, when the adaptive control system is turned on and off, Ideally, the inclination of the trunk is the same within the frontal plane. Therefore, when the adaptive control system is turned on and when it is turned off, the inclination of the waist 41 is measured by, for example, the posture sensor 95 or the acceleration sensor 96, and the roll direction inclination amount of the waist 41 or the roll of the absolute acceleration vector is generated. The static motion characteristic in the roll direction of the adaptive control system can be evaluated depending on whether or not the difference in the amount of inclination with respect to the direction is within a predetermined value.

また、図10には、ロボット装置の適応制御系におけるピッチ方向の静的運動特性を評価する方法について図解している。ロボット装置の実際の質量分布と一致し、且つセンサ出力が理想的な状態においては、左右が対称となる基本姿勢をとったときには、適応制御系をオンにしたときとオフにしたときとで、矢状面内では腰部41の傾きは同じであることが理想である。したがって、適応制御系をオンにしたときとオフにしたときとで、腰部41の傾きを例えば姿勢センサ95や加速度センサ96で測定し、それぞれ生じる腰部41のピッチ方向傾き量若しくは絶対加速度ベクトルのピッチ方向に対する傾き量の差が所定値以内であるかどうかによって、適応制御系のピッチ方向における静的運動特性を評価することができる。   FIG. 10 illustrates a method for evaluating the static motion characteristics in the pitch direction in the adaptive control system of the robot apparatus. In a state where the actual mass distribution of the robot apparatus matches the sensor output and the sensor output is ideal, when taking a basic posture in which left and right are symmetrical, when the adaptive control system is turned on and off, Ideally, the inclination of the waist 41 is the same in the sagittal plane. Therefore, when the adaptive control system is turned on and when it is turned off, the inclination of the waist 41 is measured by, for example, the posture sensor 95 or the acceleration sensor 96, and the pitch direction inclination amount of the waist 41 or the pitch of the absolute acceleration vector is generated. The static motion characteristic in the pitch direction of the adaptive control system can be evaluated depending on whether the difference in the amount of inclination with respect to the direction is within a predetermined value.

B−2.ロボット装置の動的運動特性の評価
本実施形態では、歩行時やその他の運動時における姿勢安定制御は、ZMPによる安定度判別規範を使用する。すなわち、すべての制御対象点miにおいて発生する目標ZMP上でのモーメントの総和がゼロとなる各制御点の軌道を、ZMP釣合い方程式に基づいて求め、足底接地点と路面の形成する支持多角形の内側にピッチ軸及びロール軸モーメントがゼロとなる点、すなわちZMPが存在するようにZMP軌道を計画し、あるいは脚やその他の部位における運動を適応的に制御する。
B-2. Evaluation of Dynamic Motion Characteristics of Robot Device In the present embodiment, the stability determination standard by ZMP is used for posture stability control during walking and other motions. That is, the trajectory of each control point at which the sum of moments on the target ZMP generated at all the control target points m i becomes zero is obtained based on the ZMP balance equation, and the support ground formed by the foot contact point and the road surface is formed. The ZMP trajectory is planned so that the point where the pitch axis and roll axis moments become zero inside the square, that is, the ZMP exists, or the motion in the legs and other parts is adaptively controlled.

そこで、ロボット装置の動的運動性能の評価の原理は、支持多角形の面積、並びにこの面積の変化する速度に基づく。具体的には、以下の事柄を評価項目に挙げることができる。   Therefore, the principle of the evaluation of the dynamic motion performance of the robot apparatus is based on the area of the support polygon and the changing speed of this area. Specifically, the following items can be listed as evaluation items.

(1)各脚の非接地状態に形成される接地多角形(島)の個数
(2)支持多角形の面積が最大値を示す接地多角形(島)の個数
(3)ある接地部の面積がある値Aからある値Bへ遷移する回数
(4)支持多角形の重心の位置
(5)各脚の連続非接地状態の接地多角形(島)の時間
(6)支持多角形の形状
(1) Number of grounding polygons (islands) formed in the non-grounded state of each leg (2) Number of grounding polygons (islands) in which the area of the support polygon shows the maximum value (3) Area of the grounding part Number of transitions from a certain value A to a certain value B (4) The position of the center of gravity of the supporting polygon (5) The time of the grounding polygon (island) in the continuous non-grounding state of each leg (6) The shape of the supporting polygon

なお、接地面やその面積は、例えば足底に設けられた接地確認センサ91及び92、姿勢センサ95などのセンサ出力と、それぞれの関節アクチュエータM1、M2、…の関節角度を逆キネマティクス演算することにより算出することができる。 It should be noted that the ground contact surface and its area are obtained by inverse kinematics, for example, sensor outputs from the ground contact confirmation sensors 91 and 92 and the posture sensor 95 provided on the sole and joint angles of the joint actuators M 1 , M 2 ,. It can be calculated by calculating.

また、ロボット装置の動的運動特性として、主に関節自由度を構成する各アクチュエータ・モータの原点精度、各センサの出力、並びにアクチュエータ・モータの動的運動特性について評価する。但し、動的運動特性の評価を行なう前提として、前項B−1において評価される十分な静的運動特性をロボット装置が備えていることが好ましい。   In addition, as the dynamic motion characteristics of the robot apparatus, the accuracy of the origin of each actuator and motor, the output of each sensor, and the dynamic motion characteristics of the actuator and motor are mainly evaluated. However, as a premise for evaluating the dynamic motion characteristics, it is preferable that the robot apparatus has sufficient static motion characteristics evaluated in the previous section B-1.

ロボット装置の動的運動評価の処理手順は、概略的には以下の通りである。すなわち、静的運動評価後のロボット装置を、既知の(理想的な)路面上で、動的運動評価若しくは診断用の歩行パターン(若しくは運動パターン)をロボット装置に実行させ、運動実行時における各センサ出力などのログ情報を記録する。そして、このログ記録を解析することにより、個々のロボット装置に固有の特徴点(若しくは個体差)を抽出することにより評価や診断が行なわれる。   The processing procedure of the dynamic motion evaluation of the robot apparatus is schematically as follows. That is, the robot apparatus after the static motion evaluation is executed on the known (ideal) road surface, and the robot apparatus is caused to execute a dynamic motion evaluation or diagnosis walking pattern (or motion pattern). Record log information such as sensor output. Then, by analyzing this log record, evaluation and diagnosis are performed by extracting characteristic points (or individual differences) unique to each robot apparatus.

ここで、動的運動評価若しくは診断用の歩行パターン(若しくは運動パターン)は、基本的な歩行動作の他に、本発明者らは「一歩系」の動作と、旋回動作を行なうことを提案する。   Here, the dynamic motion evaluation or diagnosis walking pattern (or motion pattern), in addition to the basic walking motion, the present inventors propose to perform the “one-step system” motion and the turning motion. .

ここで言う「一歩系」の動作は、左右いずれか一方の脚による(すなわち立脚と遊脚を切り替えない、支持脚を固定した)歩を繰り返し行なうこと、あるいは特定の部位のみに限定して1つの動作を繰り返し行なうことを指す。数歩を組み合わせた動作の場合、個々の歩におけるエラーが干渉し合い、またエラーの影響を継承してしまうため原因を特定することが困難である。これに対し、一歩系によれば、特定の原因によるエラーを累積していく(すなわち強調する)ことで、原因の特定が容易になる。   The “one-step system” mentioned here refers to the operation of repeating one step with either the left or right leg (that is, the standing leg and the free leg are not switched and the supporting leg is fixed) or limited to a specific part. It refers to repeating one operation. In the case of an operation in which several steps are combined, errors in individual steps interfere with each other and inherit the influence of the error, so it is difficult to specify the cause. On the other hand, according to the one-step system, it is easy to specify the cause by accumulating (that is, emphasizing) errors due to the specific cause.

また、ログ記録の解析では、診断用の歩行パターンを再生中の歩行ログから特徴点を抽出する。例えば、基本歩行パターンを実行時に、左右の脚の足平全体が均等且つ同時に着床・離床しているか(すなわち、水平着床と水平離床の評価)などを診断する。専用のログ解析ツールを構築し、診断結果を表示出力したり、ファイル保存したりすることもできる。ログ解析ツールの詳細については後述に譲る。   Further, in the log record analysis, feature points are extracted from the walking log that is reproducing the walking pattern for diagnosis. For example, when the basic walking pattern is executed, it is diagnosed whether the entire feet of the left and right legs are evenly and simultaneously landing or leaving (that is, evaluation of horizontal landing and horizontal leaving). A dedicated log analysis tool can be built to display and output diagnostic results and save files. Details of the log analysis tool will be described later.

B−2−1.一歩系
ロボット装置の動的運動特性評価では、基本的に、既知のモーションを再生させ、実機での動作と理論動作がどれだけ一致するかを定量的に評価することにより行なわれる。
B-2-1. The dynamic motion characteristic evaluation of a one-step robot apparatus is basically performed by reproducing a known motion and quantitatively evaluating how much the actual operation matches the theoretical operation.

本実施形態に係るロボット装置では、左右の脚の足底には、4隅に接地並びに床反力を計測するセンサF1〜F4、並びF5〜F8が配設されている。動的運動特性の評価時には、理論的に足底の4隅の点を同時に持ち上げ(離床)、且つ同時に着地(着床)するという評価用若しくは診断用のモーションを再生する。そして、これら足底の4隅のセンサF1〜F4、並びF5〜F8を用いて実機上での離床及び着床タイミングを計測する。ここから得られたデータを解析し、各項目別に定量的な評価値を算出する。   In the robot apparatus according to the present embodiment, sensors F1 to F4 and F5 to F8 for measuring ground contact and floor reaction force are arranged at the four corners on the soles of the left and right legs. At the time of evaluating the dynamic motion characteristic, a motion for evaluation or diagnosis is theoretically reproduced in which the four corner points of the sole are theoretically lifted (leaving) and landing (landing) at the same time. Then, using the sensors F1 to F4 and the F5 to F8 at the four corners of the soles, the getting-off and landing timings on the actual machine are measured. Data obtained from this is analyzed, and a quantitative evaluation value is calculated for each item.

図11には、ロボット装置の動作運動特性を評価するための基本動作を図解している。同図に示す例では、ロボット装置は、左右の脚で均等に支持される基本姿勢から、右脚を上げて、一歩だけ前に踏み出すという動作を行なっている。   FIG. 11 illustrates a basic operation for evaluating the motion characteristics of the robot apparatus. In the example shown in the figure, the robot apparatus performs an operation of raising the right leg and stepping forward one step from the basic posture that is evenly supported by the left and right legs.

診断用パターンにおいては、左右の脚の足平全体が均等且つ同時に離床し着床する、すなわち、水平離床と水平着床を基本とする。したがって、理想的なモーションを実行する場合には、右脚の足底の4隅に配設されたセンサは、離床時には同時にオフとなり、着床時には同時にオンとなるべきである。言い換えれば、実機上で離床時及び着床時に、足底の4隅のセンサにおいて同時着床及び同時着床ができず、センサ間で検出タイミングの差が生じた場合には、これが実機動作と理論動作との偏差となる。動的運動特性の評価では、この種の実機動作と理論動作との偏差を統計処理し、その偏差の原因を究明する。   In the diagnostic pattern, the entire feet of the left and right legs are evenly and simultaneously getting off and landing, that is, horizontal leaving and horizontal landing are basically used. Therefore, when performing an ideal motion, the sensors disposed at the four corners of the right leg sole should be turned off at the same time when leaving the floor and turned on at the same time when landing. In other words, when leaving the floor and landing on the actual machine, simultaneous landing and simultaneous landing cannot be performed on the sensors at the four corners of the sole, and if there is a difference in detection timing between the sensors, this is the actual machine operation. Deviation from theoretical behavior. In the evaluation of dynamic motion characteristics, statistical processing is performed on the deviation between this kind of actual machine operation and theoretical operation, and the cause of the deviation is investigated.

一歩系の動作では、左右いずれか一方の脚による(すなわち立脚と遊脚を切り替えない、支持脚を固定した)歩を繰り返し行なう。数歩を組み合わせた動作(歩行パターン)の場合、個々の歩におけるエラーが干渉し合い、またエラーの影響を継承してしまうため原因を特定することが困難である。これに対し、一歩系からなる歩行パターンによれば、特定の原因によるエラーを累積していく(すなわち強調する)ことで、原因の特定が容易になる。   In the one-step operation, a step with one of the left and right legs (that is, the standing leg and the free leg are not switched and the supporting leg is fixed) is repeatedly performed. In the case of an operation (walking pattern) that combines several steps, errors in individual steps interfere with each other and inherit the influence of the error, making it difficult to identify the cause. On the other hand, according to the walking pattern consisting of a one-step system, it is easy to specify the cause by accumulating (that is, emphasizing) errors due to the specific cause.

図12〜図14には、一歩系の動作の種類を例示している。   12 to 14 exemplify types of one-step system operations.

ピッチ系では、左右脚で、一歩前に踏出し→戻し、その場で1回足踏み、一歩後に踏出し→戻し、という動作を繰り返す。   In the pitch system, the left and right legs repeat the steps of stepping forward and returning, stepping once on the spot, stepping forward and stepping back after one step.

ロール系では、左右脚で、一歩外側に踏出し→戻し、という動作を繰り返す。また、ロール系2では、ロール系を半分の速度で実行する。   In the roll system, the left and right legs repeat the operation of stepping outward → one step back. In the roll system 2, the roll system is executed at half speed.

ヨー系では、左右脚で、爪先を外側に回しながら、一歩外側に踏出し→戻し、という動作を繰り返す。また、ヨー系2では、ヨー系を半分の速度で実行する。   In the yaw system, the left and right legs repeat the operation of stepping outward and moving back one step while turning the toes outward. In the yaw system 2, the yaw system is executed at half the speed.

また、特殊ヨー系では、ヨー軸の影響を見るため、腰部41を傾斜させた体勢でヨー系動作を実行する。通常の立ち姿勢の場合、ヨー軸周りの要素は重力の影響を受けないため、足底の接地タイミングへの影響が現れにくい。そこで腰部41を傾斜させてヨー軸も重力の影響を受ける姿勢をとらせることで、足底接地へのヨー軸の影響評価を行なっている(図8を参照のこと)。   In the special yaw system, in order to see the influence of the yaw axis, the yaw system operation is executed with the posture in which the waist 41 is inclined. In the normal standing posture, the elements around the yaw axis are not affected by gravity, and therefore, the influence on the contact timing of the sole is difficult to appear. Therefore, the influence of the yaw axis on the ground contact is evaluated by inclining the waist 41 so that the yaw axis is also affected by gravity (see FIG. 8).

これらの一歩系のモーションを実行し、足底の4隅のセンサF1〜F4、並びF5〜F8の検出出力により得られる足底の接地情報を解析することで、歩行時などの動的運動における特性を評価することができる。接地情報の解析により動的運動特性として得られる評価項目を以下に例示しておく。   By executing these one-step motions and analyzing the ground contact information of the soles obtained by the detection outputs of the sensors F1 to F4 and the F5 to F8 at the four corners of the soles, Properties can be evaluated. The evaluation items obtained as dynamic motion characteristics by analysis of the ground contact information will be exemplified below.

Figure 2005335034
Figure 2005335034

なお、足底面非接地状態遷移最小時間とは、持上げる足底の最初の1点が離床し、残りの3点で接地している状態(面接地状態)から、すべての点が離床し終わるまでの時間t(図の矢印で示した時間)のことであり(図15を参照のこと)、足底面非接地状態遷移最小時間平均とは、これを片脚の全歩数で平均をとったものである。   It should be noted that the minimum time for transition to the non-grounded state of the bottom of the foot is that the first point of the lifted foot leaves the floor, and all points have finished leaving the state where the remaining three points are grounded (surface grounded state). Is the time t (time indicated by the arrow in the figure) (see FIG. 15), and the minimum bottom surface non-ground state transition average time is the average of the total number of steps on one leg. Is.

また、足底の4隅に設置された接地確認用のセンサF1〜F4、並びF5〜F8とフット・パネルで構成される足底面が精度よく平面として形成している場合には、図16に示すように、対角線上の2点のみが接地するという足底対角接地は理想的には有り得ない。そこで、モーション再生中に図16に示すような接地パターンが発生する回数を足底対角接地数としてカウントし、その回数に制限を設けている。例えば、センサF1〜F4、並びF5〜F8の高さが不均一・不ぞろいである場合や、関節軸の組み立て不良や、フレームに歪みが生じた場合に、足底対角接地が生じ易い。   In addition, in the case where the bottom of the foot composed of sensors F1 to F4, F5 to F8 arranged in the four corners of the sole, F5 to F8, and the foot panel is formed as a flat surface with high accuracy, FIG. As shown, the sole diagonal ground contact where only two points on the diagonal line are grounded is not ideal. Therefore, the number of times that a grounding pattern as shown in FIG. 16 occurs during motion reproduction is counted as the number of ground diagonal contact, and the number of times is limited. For example, when the heights of the sensors F1 to F4 and the alignments F5 to F8 are uneven or uneven, the assembly of the joint shaft is poor, or the frame is distorted, the bottom diagonal contact is likely to occur.

上記の[表1]の各評価項目に基づいて、ロボット装置の動的運動特性を判定することができる。判定基準の例を以下に示しておく。但し、この例では、判定は6つのモーションのうち、最初の3つ(ピッチ系、ロール系、ヨー系)のみに対して行なわれる。残りは不良(NG)発生時の原因切り分けの判断材料や、データ取得のために行なっている。   Based on each evaluation item of the above [Table 1], the dynamic motion characteristic of the robot apparatus can be determined. Examples of determination criteria are shown below. However, in this example, the determination is made only for the first three (pitch system, roll system, yaw system) of the six motions. The rest is used for determining the cause when a defect (NG) occurs and for obtaining data.

Figure 2005335034
Figure 2005335034

B−2−2.旋回動作
ロボット装置の動的運動特性評価では、基本的に、既知のモーションを再生させ、実機での動作と理論動作がどれだけ一致するかを定量的に評価することにより行なわれる。
B-2-2. The dynamic motion characteristic evaluation of the turning motion robot apparatus is basically performed by reproducing a known motion and quantitatively evaluating how much the actual motion matches the theoretical motion.

前項B−2−1では、支持脚を固定した一歩系の動作により動的運動特性の評価を行なっていた。ここでは、ロボット装置に既知の旋回モーションを再生させ、実機での移動量と理論上の移動量がどれだけ一致するかを定量的に評価することにより、動的運動特性の評価を行なう。   In the previous item B-2-1, the dynamic motion characteristics were evaluated by the operation of a one-step system in which the support legs are fixed. Here, the dynamic motion characteristics are evaluated by causing the robot apparatus to reproduce a known turning motion and quantitatively evaluating how much the movement amount in the actual machine matches the theoretical movement amount.

例えば、ロボット装置を図17に示すように、右足底の右側面に基準線を置き、下表に示すように、姿勢が回転する動作を繰り返し行ない、N回(例えば3回)だけ旋回させる。理想的には、旋回開始時と同じ場所で旋回動作を終えるが、旋回後、右足底の踵外側の点を基準に角度誤差と移動量を測定する。   For example, as shown in FIG. 17, the reference line is placed on the right side surface of the right sole, and the robot device is rotated N times (for example, 3 times) by repeatedly performing the rotation of the posture as shown in the table below. Ideally, the turning operation is finished at the same place as the start of turning, but after turning, the angle error and the movement amount are measured with reference to the point outside the heel of the right sole.

Figure 2005335034
Figure 2005335034

角度誤差と移動量の双方の項目に基づいて動的運動特性を評価することができるが、角度誤差に対してのみ評価・判定を行なうようにしてもよい。下表には角度誤差(旋回誤差)とその判定内容を示している。   Although the dynamic motion characteristics can be evaluated based on both items of the angle error and the movement amount, the evaluation / determination may be performed only on the angle error. The table below shows the angle error (turning error) and its determination contents.

Figure 2005335034
Figure 2005335034

C.運動特性評価の処理手順
図18には、ロボット装置において、運動特性評価を行なうための概略的な処理手順をフローチャートの形式で示している。
C. The motion characterization procedure Figure 18, the robot apparatus, shows a schematic procedure for performing motion characterization in the form of a flowchart.

まず、モーション作成システムにより、任意のモーションとそれに対応した制御対象モデルの挙動データを作成する(ステップS1)。   First, an arbitrary motion and behavior data of a control target model corresponding to the arbitrary motion are created by the motion creation system (step S1).

モーション作成に関しては、例えば、本出願人に既に譲渡されている特開2003−266347号公報に記載されている動作編集装置を利用することができる。この動作編集装置によれば、オペレータから入力された機体のポーズに従って、ポーズ間の動きの補間などを行ない、モーションを編集した後、モーションが実機上で姿勢を安定させながら動作可能であるか否かを、ZMP安定度判別規範に基づいて検証するとともに、姿勢安定化が可能な動作パターンへの修正を行なうことができる。また、修正された動作パターンに対応した制御対象モデルの挙動データは、動作シミュレータなどを用いて作成する。   For motion creation, for example, a motion editing apparatus described in Japanese Patent Laid-Open No. 2003-266347 already assigned to the present applicant can be used. According to this motion editing device, whether or not the motion can be operated while stabilizing the posture on the actual machine after performing motion interpolation by performing motion interpolation between the poses according to the pose of the aircraft input from the operator. Can be verified based on the ZMP stability criterion, and the motion pattern capable of posture stabilization can be corrected. In addition, the behavior data of the control target model corresponding to the corrected motion pattern is created using a motion simulator or the like.

次いで、作成したモーションをロボット装置の制御システムに投入し、実機上でのモーション再生を行なう(ステップS2)。このとき、モーション再生時において、左右足底の4隅に配設された接地確認用のセンサF1〜F4及びF5〜F8から得られた接地情報や、その他のセンサ情報などを歩行ログとして記録する。   Next, the created motion is input to the control system of the robot apparatus, and the motion is reproduced on the actual machine (step S2). At this time, during motion playback, the grounding information obtained from the grounding confirmation sensors F1 to F4 and F5 to F8 disposed at the four corners of the left and right soles, other sensor information, and the like are recorded as a walking log. .

そして、ロボット装置の運動性能の評価を行なう診断システムでは、歩行ログをロボット装置から取得し、これらを解析して足底の挙動などの運動性能や特徴点を抽出する。そして、これらの解析結果を理想とする制御対象モデルの挙動データと比較し、その偏差が一定の許容範囲内に収まるかどうかを判別する(ステップS3)。   And in the diagnostic system which evaluates the motor performance of a robot apparatus, a walk log is acquired from a robot apparatus, and these are analyzed and motor performance and feature points, such as a behavior of a sole, are extracted. Then, these analysis results are compared with ideal behavior data of the control target model, and it is determined whether or not the deviation falls within a certain allowable range (step S3).

ロボット装置上でモーション再生した結果、理想とする制御対象モデルの挙動データと一致し又は許容範囲内の運動性能を得ることができた場合には、本処理ルーチン全体を終了する。一方、ロボット装置の運動性能が許容範囲に収まらない場合には、ロボット装置の運動性能を再調整した後(ステップS4)、ステップS2に戻り、当該モーションに関する運動性能の評価を繰り返し行なう。   As a result of the motion reproduction on the robot apparatus, when the motion data that matches the ideal behavior data of the control target model or within the allowable range can be obtained, the entire processing routine is terminated. On the other hand, if the motion performance of the robot apparatus does not fall within the allowable range, after the motion performance of the robot apparatus is readjusted (step S4), the process returns to step S2, and the motion performance related to the motion is repeatedly evaluated.

図19には、複数の可動脚を備えたロボット装置において、運動特性評価を行なうための処理手順をフローチャートの形式で示している。   FIG. 19 shows a processing procedure for performing motion characteristic evaluation in the form of a flowchart in a robot apparatus having a plurality of movable legs.

まず、モーション作成システムにより、ロボット装置に関する任意のモーションを作成する(ステップS11)。モーション作成に関しては、例えば、本出願人に既に譲渡されているに特開2003−266347号公報に記載されている動作編集装置を利用することができる(同上)。当該ステップにおいて作成されたモーションを、以下では「モーションM」とする。   First, an arbitrary motion related to the robot apparatus is created by the motion creation system (step S11). Regarding motion creation, for example, a motion editing apparatus described in Japanese Patent Laid-Open No. 2003-266347, which has already been assigned to the present applicant, can be used (same as above). The motion created in this step is hereinafter referred to as “motion M”.

次いで、モーション作成システムにより、ロボット装置において、複数脚のうち1脚以上を動作させるモーションを作成する(ステップS12)。モーション作成に関しては、例えば、本出願人に既に譲渡されているに特開2003−266347号公報に記載されている動作編集装置を利用することができる(同上)。当該ステップにおいて作成されたモーションを、以下では「モーションN」とする。   Next, the motion creation system creates a motion for operating one or more of the plurality of legs in the robot apparatus (step S12). Regarding motion creation, for example, a motion editing apparatus described in Japanese Patent Laid-Open No. 2003-266347, which has already been assigned to the present applicant, can be used (same as above). The motion created in this step is hereinafter referred to as “motion N”.

さらに、作成したモーションに対して、制御部を基準に対称となるモーションを作成する(ステップS13)。当該ステップにおいて作成されたモーションを、以下では「モーションN’」とする。   Furthermore, a symmetric motion is created with respect to the created motion with reference to the control unit (step S13). The motion created in this step is hereinafter referred to as “motion N ′”.

次いで、ロボット装置において、適応制御をオフにした後、モーションMを再生する。そして、モーション再生時における制御部の絶対加速度を測定する(ステップS14)。当該ステップにおいて得られる絶対加速度を、以下では「加速度A」とする。   Next, in the robot apparatus, after the adaptive control is turned off, the motion M is reproduced. And the absolute acceleration of the control part at the time of motion reproduction | regeneration is measured (step S14). The absolute acceleration obtained in this step is hereinafter referred to as “acceleration A”.

次いで、ロボット装置において、適応制御をオンにした後、モーションMを再生する。そして、モーション再生時における制御部の絶対加速度を測定する(ステップS15)。当該ステップにおいて得られる絶対加速度を、以下では「加速度A’」とする。   Next, in the robot apparatus, after the adaptive control is turned on, the motion M is reproduced. And the absolute acceleration of the control part at the time of motion reproduction | regeneration is measured (step S15). The absolute acceleration obtained in this step is hereinafter referred to as “acceleration A ′”.

次いで、ロボット装置において、モーションNを再生する。そして、モーション再生時における制御部の絶対加速度を測定する(ステップS16)。当該ステップにおいて得られる絶対加速度を、以下では「加速度B」とする。   Next, the motion N is reproduced in the robot apparatus. And the absolute acceleration of the control part at the time of motion reproduction | regeneration is measured (step S16). The absolute acceleration obtained in this step is hereinafter referred to as “acceleration B”.

次いで、ロボット装置において、モーションN’を再生する。そして、モーション再生時における制御部の絶対加速度を測定する(ステップS17)。当該ステップにおいて得られる絶対加速度を、以下では「加速度B’」とする。   Next, the motion N ′ is reproduced in the robot apparatus. And the absolute acceleration of the control part at the time of motion reproduction | regeneration is measured (step S17). The absolute acceleration obtained in this step is hereinafter referred to as “acceleration B ′”.

ここで、ロボット装置における制御部を基準とした非対称性を検証する(ステップS18)。この非対称性は、モーションNを再生時に得られた加速度BとモーションN’を再生時に得られた加速度B’ の差が許容値以下であるかどうかを以って評価することができる。   Here, the asymmetry with reference to the control unit in the robot apparatus is verified (step S18). This asymmetry can be evaluated based on whether or not the difference between the acceleration B obtained when the motion N is reproduced and the acceleration B 'obtained when the motion N ′ is reproduced is equal to or less than an allowable value.

ロボット装置の十分な非対称性が得られなかった場合には、ロボット装置の運動性能を再調整した後(ステップS20)、ステップS14に戻り、当該モーションに関する運動性能の評価を繰り返し行なう。   If sufficient asymmetry of the robot apparatus is not obtained, after the movement performance of the robot apparatus is readjusted (step S20), the process returns to step S14 to repeatedly evaluate the movement performance related to the motion.

一方、ロボット装置の十分な非対称性が得られた場合には、さらに適応制御の検証を行なう(ステップS19)。適応制御系に関しては、適応制御をオフにしてモーションMを再生して得られた加速度Aと、適応制御をオンにしてモーションMを再生して得られた加速度A’ の差が許容値以下であるかどうかを以って評価することができる。   On the other hand, if a sufficient asymmetry of the robot apparatus is obtained, the adaptive control is further verified (step S19). Regarding the adaptive control system, the difference between the acceleration A obtained by reproducing the motion M with the adaptive control turned off and the acceleration A ′ obtained by reproducing the motion M with the adaptive control turned on is less than the allowable value. It can be evaluated whether or not there is.

ロボット装置の適応制御系に関し十分な性能が得られなかった場合には、ロボット装置の運動性能を再調整した後(ステップS20)、ステップS14に戻り、当該モーションに関する運動性能の評価を繰り返し行なう。   If sufficient performance is not obtained with respect to the adaptive control system of the robot apparatus, the movement performance of the robot apparatus is readjusted (step S20), and then the process returns to step S14 to repeatedly evaluate the movement performance related to the motion.

一方、ロボット装置の適応制御系に関し十分な性能が得られた場合には、本処理ルーチン全体を終了する。   On the other hand, when sufficient performance is obtained for the adaptive control system of the robot apparatus, the entire processing routine is terminated.

図20には、左右対称な脚部を備えるなど、基本的に左右対称に設計・製作されたロボット装置についての静的な運動特性の評価を行なうための処理手順をフローチャートの形式で示している。   FIG. 20 shows, in the form of a flowchart, a processing procedure for evaluating a static motion characteristic of a robot apparatus that is basically designed and manufactured symmetrically, such as having symmetrical legs. .

まず、ロボット装置において、左右対称となる任意のキーポーズを作成する。さらに、基本姿勢→キーポーズ→基本姿勢へと遷移するモーションを、モーション作成システムなどを用いて作成する(ステップS21)。当該ステップで作成されたモーションを、以下では「モーションM」とする。なお、ここで言う左右対称とは、力の目標作用点も含むものとする。   First, in the robot apparatus, an arbitrary key pose that is symmetrical is created. Furthermore, a motion that transitions from the basic posture to the key pose to the basic posture is created using a motion creation system or the like (step S21). The motion created in this step is hereinafter referred to as “motion M”. In addition, the left-right symmetry mentioned here includes the target action point of force.

また、ロボット装置において、左右非対称となる任意のキーポーズを作成する。さらに、基本姿勢→キーポーズ→基本姿勢へと遷移するモーションを、モーション作成システムなどを用いて作成する(ステップS22)。当該ステップで作成されたモーションを、以下では「モーションN」とする。なお、ここで言う左右非対称とは、力の目標作用点も含むものとする。   In the robot apparatus, an arbitrary key pose that is asymmetrical is created. Furthermore, a motion that transitions from basic posture → key pose → basic posture is created using a motion creation system or the like (step S22). The motion created in this step is hereinafter referred to as “motion N”. Note that the left-right asymmetry mentioned here includes the target action point of force.

さらに、このモーションNに対して左右対称となるモーションN’を作成する(ステップS23)。例えば、モーションNが右脚を一歩踏み出すモーションであれば、モーションN’は左脚を一歩踏み出すモーションとなる。   Furthermore, a motion N ′ that is symmetrical with respect to the motion N is created (step S23). For example, if the motion N is a motion for stepping on the right leg, the motion N ′ is a motion for stepping on the left leg.

このようにして、静的運動評価用のモーション群が生成されたことになる。この運動評価用モーションを用いて、ロボット装置の評価を行なう。ここでは、目標床反力作用点が存在する部位にローカル座標原点を設置し、その原点に対する制御対象部位の静的若しくは動的な位置及び姿勢を、遷移の基本となるキーポーズ(静的若しくは動的)において測定し、それぞれの目標値との偏差を以って評価を行なう。   In this way, a motion group for static motion evaluation is generated. Using this motion evaluation motion, the robot apparatus is evaluated. Here, the local coordinate origin is set at the site where the target floor reaction force action point exists, and the static or dynamic position and posture of the control target site with respect to the origin are changed to the key pose (static or dynamic) that is the basis of the transition. And evaluate with the deviation from each target value.

まず、ロボット装置において、適応制御をオフ(高ゲイン、及び高ゲインの75%以下である低ゲイン)、並びにオンにしたときそれぞれにおいて、モーションMを再生する。そして、キーポーズにおける、目標床反力作用点が存在する部位にローカル座標原点を設置し、その原点に対する所定の制御対象部位の静的若しくは動的な位置及び姿勢を測定する(ステップS24)。当該ステップでは、目標値と、測定データとしてA1、A2、A3が取り扱われるものとする。   First, in the robot apparatus, when adaptive control is turned off (a high gain and a low gain that is 75% or less of the high gain) and turned on, the motion M is reproduced. Then, the local coordinate origin is set at the part where the target floor reaction force action point exists in the key pose, and the static or dynamic position and posture of the predetermined control target part with respect to the origin are measured (step S24). In this step, A1, A2, and A3 are handled as target values and measurement data.

次いで、ロボット装置において、適応制御をオフ(高ゲイン、及び高ゲインの75%以下である低ゲイン)、並びにオンにしたときそれぞれにおいて、モーションNを再生する。そして、キーポーズにおける、目標床反力作用点が存在する部位にローカル座標原点を設置し、その原点に対する所定の制御対象部位の静的若しくは動的な位置及び姿勢を測定する(ステップS25)。当該ステップでは、目標値と、測定データとしてB1、B2、B3が取り扱われるものとする。   Next, in the robot apparatus, when the adaptive control is turned off (a high gain and a low gain that is 75% or less of the high gain) and turned on, the motion N is reproduced. Then, the local coordinate origin is set at the part where the target floor reaction force action point exists in the key pose, and the static or dynamic position and posture of the predetermined control target part relative to the origin are measured (step S25). In this step, B1, B2, and B3 are handled as target values and measurement data.

さらに、ロボット装置において、適応制御をオフ(高ゲイン、及び高ゲインの75%以下である低ゲイン)、並びにオンにしたときそれぞれにおいて、モーションN’を再生する。そして、キーポーズにおける、目標床反力作用点が存在する部位にローカル座標原点を設置し、その原点に対する所定の制御対象部位の静的若しくは動的な位置及び姿勢を測定する(ステップS26)。当該ステップでは、目標値と、測定データとしてB’1、B’2、B’3が取り扱われるものとする。   Furthermore, in the robot apparatus, when the adaptive control is turned off (a high gain and a low gain that is 75% or less of the high gain) and turned on, the motion N ′ is reproduced. Then, the local coordinate origin is set at the part where the target floor reaction force action point exists in the key pose, and the static or dynamic position and posture of the predetermined control target part with respect to the origin are measured (step S26). In this step, it is assumed that B′1, B′2, and B′3 are handled as target values and measurement data.

このようにして得られたデータに基づいて、ロボット装置の静的運動特性の評価を行なう。   Based on the data thus obtained, the static motion characteristics of the robot apparatus are evaluated.

まず、A1、B1、B’1と各目標値との差が許容値以下であるかを以って、ハードウェアの検査を行なう(ステップS27)。   First, the hardware is inspected based on whether the difference between A1, B1, B'1 and each target value is less than the allowable value (step S27).

ロボット装置の十分なハードウェア性能が得られなかった場合には、ロボット装置の運動性能を再調整した後(ステップS30)、ステップS24に戻り、ロボット装置の静的運動性能の評価を繰り返し行なう。   If sufficient hardware performance of the robot apparatus cannot be obtained, the movement performance of the robot apparatus is readjusted (step S30), and then the process returns to step S24 to repeatedly evaluate the static movement performance of the robot apparatus.

一方、ロボット装置が十分なハードウェア性能を備えている場合には、続いて、低トルク検査を行なう(ステップS28)。この検査は、A2、B2、B’2と各目標値との差、及び、A2とA1、B2とB1、B’2とB’1のそれぞれの差が許容値以下であるかを以って行なう。   On the other hand, if the robot apparatus has sufficient hardware performance, then a low torque inspection is performed (step S28). This test is based on the difference between A2, B2, B′2 and each target value, and whether each difference between A2 and A1, B2 and B1, and B′2 and B′1 is less than the allowable value. To do.

ロボット装置の十分な低トルク性能が得られなかった場合には、ロボット装置の運動性能を再調整した後(ステップS30)、ステップS24に戻り、ロボット装置の静的運動性能の評価を繰り返し行なう。   If sufficient low torque performance of the robot apparatus is not obtained, the robot apparatus is readjusted (step S30), and then the process returns to step S24 to repeatedly evaluate the static movement performance of the robot apparatus.

一方、ロボット装置が十分な低トルク性能を備えている場合には、続いて、計測及び制御系の検査を行なう(ステップS29)。この検査は、A3、B3、B’3と各目標値との差、及び、A3とA1、B3とB1、B’3とB’1のそれぞれの差が許容値以下であるかを以って行なう。   On the other hand, if the robot apparatus has sufficient low torque performance, then the measurement and control system are inspected (step S29). This inspection is based on the difference between A3, B3, B′3 and each target value, and whether each difference between A3 and A1, B3 and B1, and B′3 and B′1 is less than the allowable value. To do.

ロボット装置の計測系及び制御系に関し十分な性能が得られなかった場合には、ロボット装置の運動性能を再調整した後(ステップS30)、ステップS24に戻り、ロボット装置の静的運動性能の評価を繰り返し行なう。   If sufficient performance is not obtained with respect to the measurement system and control system of the robot apparatus, the robot apparatus is readjusted (step S30), and the process returns to step S24 to evaluate the static movement performance of the robot apparatus. Repeat.

一方、ロボット装置の計測系及び制御系に関し十分な性能が得られた場合には、本処理ルーチン全体を終了する。   On the other hand, when sufficient performance is obtained with respect to the measurement system and control system of the robot apparatus, the entire processing routine is terminated.

なお、図20に示した性能評価において、左右対称(力の目標作用点も含む)となるポーズを遷移の基本となるキーポーズとし、適応制御をオン及びオフにしたときの差を測定して運動性能の評価を行なうのは、適応制御系オフ時の測定結果を基にハードウェア(機械系及び電気系)の評価を行なうとともに、適応制御系オン時とオフ時の測定結果を基に計測系及び制御系の評価を行なうためである。   In the performance evaluation shown in FIG. 20, the pose that is symmetrical (including the target action point of force) is the key pose that is the basis of the transition, and the motion is measured by measuring the difference when adaptive control is turned on and off. The performance is evaluated by evaluating the hardware (mechanical system and electrical system) based on the measurement results when the adaptive control system is off, and the measurement system based on the measurement results when the adaptive control system is on and off. And for evaluating the control system.

また、左右非対称(力の目標作用点も含む)となるポーズ、及びこれと左右逆にしたものの2ポーズを1組にしたキーポーズを用い、適応制御系をオフ(アクチュエータ位置ゲイン高)、適応制御系をオフ(アクチュエータ位置ゲイン低)、及び適応制御系をオンにしたときの左右の非対称性を評価する。適応制御系をオフにし、アクチュエータの位置ゲインを高く設定したときの左右非対称性により、機械ハードウェアを評価することができる。また、適応制御系をオフにし、アクチュエータの位置ゲインを低く設定したときの左右非対称性により、アクチュエータの低域トルクを評価することができる。また、適応制御系をオンにしたときの左右非対称性により、計測系及び制御系の評価を行なうことができる。   In addition, the adaptive control system is turned off (actuator position gain is high) using a pose that is asymmetrical (including the target action point of force) and a key pose that is a combination of two poses that are reversed to the left and right. Evaluate left-right asymmetry when the system is off (actuator position gain is low) and the adaptive control system is on. Machine hardware can be evaluated by the left-right asymmetry when the adaptive control system is turned off and the actuator position gain is set high. Further, the low-frequency torque of the actuator can be evaluated by the left-right asymmetry when the adaptive control system is turned off and the actuator position gain is set low. Further, the measurement system and the control system can be evaluated by the left-right asymmetry when the adaptive control system is turned on.

図21には、腰部41に左右対称な両脚が連結して構成される脚式移動型のロボット装置についての静的な運動特性の評価を行なうための処理手順をフローチャートの形式で示している。   FIG. 21 shows, in the form of a flowchart, a processing procedure for evaluating a static motion characteristic of a legged mobile robot device configured by connecting both symmetrical legs to the waist portion 41.

まず、ロボット装置の適応制御系をオフにした状態で、所定の基本姿勢をとり、腰部41の傾斜若しくは絶対加速度ベクトルの傾き量ss1を測定する(ステップS31)。   First, in a state where the adaptive control system of the robot apparatus is turned off, a predetermined basic posture is taken, and the inclination amount ss1 of the waist 41 or the absolute acceleration vector is measured (step S31).

次いで、ロボット装置の適応制御系をオフにした状態で、股関節ヨー軸を強調した姿勢(図7及び図8を参照のこと)をとり、腰部41の傾斜若しくは絶対加速度ベクトルの傾き量ss1yを測定する(ステップS32)。   Next, with the adaptive control system of the robot apparatus turned off, take a posture with emphasis on the hip joint yaw axis (see FIGS. 7 and 8) and measure the tilt amount ss1y of the waist 41 or the absolute acceleration vector. (Step S32).

次いで、ロボット装置の適応制御系をオンにした状態で、所定の基本姿勢をとり、腰部41の傾斜若しくは絶対加速度ベクトルの傾き量ss2を測定する(ステップS33)。   Next, in a state where the adaptive control system of the robot apparatus is turned on, a predetermined basic posture is taken, and the inclination amount ss2 of the waist 41 or the absolute acceleration vector is measured (step S33).

次いで、ロボット装置の適応制御系をオフにした状態で、位置フィードバック・ゲインを低くし、右片脚立ちをし、腰部41の傾斜若しくは絶対加速度ベクトルの傾き量ss14を測定する(ステップS34)。   Next, in a state where the adaptive control system of the robot apparatus is turned off, the position feedback gain is lowered, the right leg is stood, and the inclination 41 of the waist 41 or the absolute acceleration vector is measured (step S34).

次いで、ロボット装置の適応制御系をオフにした状態で、位置フィードバック・ゲインを低くし、左片脚立ちをし、腰部41の傾斜若しくは絶対加速度ベクトルの傾き量ss15を測定する(ステップS35)。   Next, in a state where the adaptive control system of the robot apparatus is turned off, the position feedback gain is lowered, the left leg is stood, and the tilt amount ss15 of the waist 41 or the absolute acceleration vector is measured (step S35).

次いで、ロボット装置の適応制御系をオフにした状態で、位置フィードバック・ゲインを高くし、右片脚立ちをし、腰部41の傾斜若しくは絶対加速度ベクトルの傾き量ss16を測定する(ステップS36)。   Next, in a state where the adaptive control system of the robot apparatus is turned off, the position feedback gain is increased, the right leg is stood, and the tilt amount ss16 of the waist 41 or the absolute acceleration vector is measured (step S36).

次いで、ロボット装置の適応制御系をオフにした状態で、位置フィードバック・ゲインを高くし、左片脚立ちをし、腰部41の傾斜若しくは絶対加速度ベクトルの傾き量ss17を測定する(ステップS37)。   Next, in a state where the adaptive control system of the robot apparatus is turned off, the position feedback gain is increased, the left leg is standing, and the inclination 41 of the waist 41 or the absolute acceleration vector is measured (step S37).

次いで、ロボット装置の適応制御系をオフにした状態で、位置フィードバック・ゲインを高くし、腰部41のヨー軸を強調した姿勢(同上)で右片脚立ちをし、腰部41の傾斜若しくは絶対加速度ベクトルの傾き量ss16yを測定する(ステップS38)。   Next, with the adaptive control system of the robot apparatus turned off, the position feedback gain is increased, the right leg is stood in a posture (same as above) with the yaw axis of the waist 41 emphasized, and the tilt or absolute acceleration of the waist 41 is The vector inclination amount ss16y is measured (step S38).

次いで、ロボット装置の適応制御系をオフにした状態で、位置フィードバック・ゲインを高くし、腰部41のヨー軸を強調した姿勢(同上)で左片脚立ちをし、腰部41の傾斜若しくは絶対加速度ベクトルの傾き量ss17yを測定する(ステップS39)。   Next, with the adaptive control system of the robot apparatus turned off, the position feedback gain is increased, the left leg is placed in a posture (same as above) with the yaw axis of the waist 41 emphasized, and the tilt or absolute acceleration of the waist 41 is The vector inclination amount ss17y is measured (step S39).

次いで、ロボット装置の適応制御系をオンにした状態で右片脚立ちをし、腰部41の傾斜若しくは絶対加速度ベクトルの傾き量ss3を測定する(ステップS40)。   Next, the robot stands on the right leg while the adaptive control system of the robot apparatus is turned on, and measures the tilt amount ss3 of the waist 41 or the absolute acceleration vector (step S40).

次いで、ロボット装置の適応制御系をオンにした状態で左片脚立ちをし、腰部41の傾斜若しくは絶対加速度ベクトルの傾き量ss4を測定する(ステップS41)。   Next, the robot stands on the left leg with the adaptive control system of the robot apparatus turned on, and measures the inclination of the waist 41 or the absolute acceleration vector inclination amount ss4 (step S41).

そして、これらの測定結果に基づいて、ロボット装置の非対称性と適応制御系に関する評価を行なう。   Then, based on these measurement results, an evaluation on the asymmetry of the robot apparatus and the adaptive control system is performed.

まず、ss14とss15の差が所定の許容値以下であるかを以って、アクチュエータの低域トルクにおける左右非対称性を評価する(ステップS42)。ロボット装置の十分な左右対称性が得られなかった場合には、ロボット装置の運動性能を再調整した後(S47)、ステップS31に戻り、ロボット装置の静的運動性能の評価を繰り返し行なう。   First, the left-right asymmetry in the low-frequency torque of the actuator is evaluated based on whether the difference between ss14 and ss15 is equal to or less than a predetermined allowable value (step S42). If sufficient left-right symmetry of the robot apparatus is not obtained, the robot apparatus is readjusted for the kinematic performance (S47), and the process returns to step S31 to repeatedly evaluate the static kinematic performance of the robot apparatus.

一方、アクチュエータの低域トルクにおけるロボット装置の十分な左右対称性が得られた場合には、続いて、ss16とss17の差が所定の許容値以下であるかを以って、機械ハードウェアにおける左右非対称性を評価する(ステップS43)。ロボット装置の十分な左右対称性が得られなかった場合には、ロボット装置の運動性能を再調整した後(S47)、ステップS31に戻り、ロボット装置の静的運動性能の評価を繰り返し行なう。   On the other hand, when sufficient left-right symmetry of the robot apparatus is obtained in the low-range torque of the actuator, subsequently, in the machine hardware, whether or not the difference between ss16 and ss17 is less than a predetermined allowable value. The left-right asymmetry is evaluated (step S43). If sufficient left-right symmetry of the robot apparatus is not obtained, the robot apparatus is readjusted for the kinematic performance (S47), and the process returns to step S31 to repeatedly evaluate the static kinematic performance of the robot apparatus.

一方、ロボット装置の機械ハードウェアにおける十分な左右対称性が得られた場合には、続いて、ss16yとss17yの差が所定の許容値以下であるかを以って、腰部41ヨー軸の影響を考慮した上での機械ハードウェアにおける左右非対称性を評価する(ステップS44)。ロボット装置の十分な左右対称性が得られなかった場合には、ロボット装置の運動性能を再調整した後(S47)、ステップS31に戻り、ロボット装置の静的運動性能の評価を繰り返し行なう。   On the other hand, when sufficient left-right symmetry is obtained in the mechanical hardware of the robot apparatus, the influence of the waist 41 yaw axis is subsequently determined based on whether the difference between ss16y and ss17y is less than a predetermined allowable value. The left-right asymmetry in the machine hardware is taken into consideration (step S44). If sufficient left-right symmetry of the robot apparatus is not obtained, the robot apparatus is readjusted for the kinematic performance (S47), and the process returns to step S31 to repeatedly evaluate the static kinematic performance of the robot apparatus.

一方、腰部41ヨー軸の影響を考慮した上でロボット装置の機械ハードウェアにおける十分な左右対称性が得られた場合には、続いて、ss3とss4の差が所定の許容値以下であるかを以って、ロボット装置の計測計及び制御系における左右非対称性を評価する(ステップS45)。ロボット装置の計測計及び制御系における十分な左右対称性が得られなかった場合には、ロボット装置の運動性能を再調整した後(S47)、ステップS31に戻り、ロボット装置の静的運動性能の評価を繰り返し行なう。   On the other hand, if sufficient left-right symmetry is obtained in the mechanical hardware of the robot apparatus in consideration of the influence of the waist 41 yaw axis, subsequently, is the difference between ss3 and ss4 less than a predetermined allowable value? Thus, the left-right asymmetry in the measuring instrument and control system of the robot apparatus is evaluated (step S45). If sufficient left-right symmetry is not obtained in the measurement system and control system of the robot apparatus, the robot apparatus's kinematic performance is readjusted (S47), and the process returns to step S31 to determine the static kinematic performance of the robot apparatus. Repeat the evaluation.

一方、ロボット装置の計測計及び制御系における十分な左右対称性が得られた場合には、続いて、ss1とss2の差が所定の許容値以下であるかを以って、ロボット装置の適応制御系の評価を行なう(ステップS46)。   On the other hand, when sufficient left-right symmetry is obtained in the measuring instrument and control system of the robot apparatus, the robot apparatus is adapted according to whether the difference between ss1 and ss2 is less than a predetermined allowable value. The control system is evaluated (step S46).

ロボット装置の適応制御系について十分な性能が得られなかった場合には、ロボット装置の運動性能を再調整した後(S47)、ステップS31に戻り、ロボット装置の静的運動性能の評価を繰り返し行なう。一方、適応制御系に関し十分な性能を確認することができたならば、本処理ルーチン全体を終了する。   If sufficient performance is not obtained for the adaptive control system of the robot apparatus, the movement performance of the robot apparatus is readjusted (S47), and then the process returns to step S31 to repeatedly evaluate the static movement performance of the robot apparatus. . On the other hand, if sufficient performance can be confirmed for the adaptive control system, the entire processing routine is terminated.

図22には、路面との接地点を持ち、ZMPを安定度判別規範に用いるロボット装置において、動的運動特性の評価を行なうための概略的な処理手順をフローチャートの形式で示している。   FIG. 22 shows a schematic processing procedure in the form of a flowchart for evaluating dynamic motion characteristics in a robot apparatus having a contact point with the road surface and using ZMP as a stability criterion.

まず、モーション作成システムにより、目標支持多角形を持つ任意の目標運動パターンを作成する(ステップS51)。モーション作成に関しては、例えば、本出願人に既に譲渡されているに特開2003−266347号公報に記載されている動作編集装置を利用することができる(同上)。   First, an arbitrary target motion pattern having a target support polygon is generated by the motion generation system (step S51). Regarding motion creation, for example, a motion editing apparatus described in Japanese Patent Laid-Open No. 2003-266347, which has already been assigned to the present applicant, can be used (same as above).

次いで、作成したモーションをロボット装置の制御システムに投入し、実機上でのモーション再生を行なう(ステップS52)。このとき、モーション再生時における、その運動パターンの支持多角形の挙動を、足底の4隅に設置された接地確認用のセンサF1〜F4、並びF5〜F8によるセンサ出力や、それぞれの関節アクチュエータM1、M2、…の関節角度を逆キネマティクス演算することにより算出する。 Next, the created motion is input to the control system of the robot apparatus, and the motion is reproduced on the actual machine (step S52). At this time, the behavior of the support polygon of the motion pattern at the time of motion playback is determined based on the sensor outputs from the ground check sensors F1 to F4 and the F5 to F8 installed at the four corners of the sole, and the respective joint actuators. The joint angles of M 1 , M 2 ,... Are calculated by inverse kinematics calculation.

ここで言う支持多角形の挙動は、支持多角形の面積、並びにこの面積の変化する速度などのことである。具体的には、以下の事柄を評価項目に挙げることができる。   The behavior of the support polygon here refers to the area of the support polygon, the speed at which the area changes, and the like. Specifically, the following items can be listed as evaluation items.

(1)各脚の非接地状態における接地面(島)の個数
(2)支持多角形の面積が最大値を示す島の個数
(3)ある接地部の面積がある値Aからある値Bへ遷移する回数
(4)支持多角形の重心の位置
(5)各脚の連続非接地状態の島の時間
(6)支持多角形の形状
(1) The number of grounding surfaces (islands) in the non-grounded state of each leg (2) The number of islands where the area of the support polygon shows the maximum value (3) The area of the grounding part from a certain value A to a certain value B Number of transitions (4) Position of the center of gravity of the support polygon (5) Time of islands in the continuous non-contact state of each leg (6) Shape of the support polygon

そして、ロボット装置の運動性能の評価を行なう診断システムでは、得られた支持多角形の挙動を目標値と比較し、その偏差が一定の許容範囲内に収まるかどうかを以って動的運動性能を評価する(ステップS53)。   Then, in the diagnostic system that evaluates the motion performance of the robot device, the behavior of the obtained support polygon is compared with the target value, and the dynamic motion performance is determined based on whether or not the deviation falls within a certain allowable range. Is evaluated (step S53).

モーション実行により得られた支持多角形の挙動が目標値と一致し又は許容範囲内である場合には、本処理ルーチン全体を終了する。一方、所望の動的運動性能が得られなかった場合には、ロボット装置の運動性能を再調整した後(ステップS54)、ステップS52に戻り、当該モーションに関する運動性能の評価を繰り返し行なう。   When the behavior of the support polygon obtained by the motion execution matches the target value or is within the allowable range, the entire processing routine is terminated. On the other hand, when the desired dynamic motion performance is not obtained, the motion performance of the robot apparatus is readjusted (step S54), and the process returns to step S52 to repeatedly evaluate the motion performance related to the motion.

図23には、腰部41と複数の可動脚を備え、ZMPを安定度判別規範に用いるロボット装置において、動的運動特性の評価を行なうための処理手順をフローチャートの形式で示している。   FIG. 23 shows, in the form of a flowchart, a processing procedure for evaluating dynamic motion characteristics in a robot apparatus having a waist portion 41 and a plurality of movable legs and using ZMP as a stability criterion.

まず、ロボット装置を所定の歩行台上(図示しない)に立たせ、適応制御をオンにする(ステップS61)。   First, the robot apparatus is placed on a predetermined walking platform (not shown), and adaptive control is turned on (step S61).

次いで、ピッチ方向の足踏みモーション1を再生し、足底挙動をPitch1として記録する(ステップS62)。   Next, the stepping motion 1 in the pitch direction is reproduced, and the sole behavior is recorded as Pitch 1 (step S62).

次いで、ロール方向の足踏みモーション1を再生し、足底挙動をRoll1として記録する(ステップS63)。   Next, the stepping motion 1 in the roll direction is reproduced and the sole behavior is recorded as Roll1 (step S63).

次いで、ヨー方向の足踏みモーション1を再生し、足底挙動をYaw1として記録する(ステップS64)。   Next, the stepping motion 1 in the yaw direction is reproduced, and the sole behavior is recorded as Yaw1 (step S64).

次いで、ロール方向の足踏みモーション2を再生し、足底挙動をRoll2として記録する(ステップS65)。   Next, the stepping motion 2 in the roll direction is reproduced and the sole behavior is recorded as Roll2 (step S65).

次いで、ヨー方向の足踏みモーション2を再生し、足底挙動をYaw2として記録する(ステップS66)。   Next, the stepping motion 2 in the yaw direction is reproduced, and the sole behavior is recorded as Yaw2 (step S66).

さらに、股関節ヨー軸を強調した姿勢(図7及び図8を参照のこと)で、ヨー方向の足踏みモーション1を再生し、足底挙動をYaw0として記録する(ステップS67)。   Further, with the posture in which the hip joint yaw axis is emphasized (see FIGS. 7 and 8), the stepping motion 1 in the yaw direction is reproduced, and the sole behavior is recorded as Yaw0 (step S67).

そして、これらの測定結果に基づいて、ロボット装置の動的運動特性に関する評価を行なう。   Based on these measurement results, the dynamic motion characteristics of the robot apparatus are evaluated.

まず、上記の各モーションの観測歩数が計画値と同じであるかどうかを判別する(ステップS68)。観測歩数が計画値と異なる場合には、ロボット装置の運動性能を再調整した後(S75)、ステップS61に戻り、ロボット装置の動的運動性能の評価を繰り返し行なう。   First, it is determined whether or not the number of observed steps of each motion is the same as the planned value (step S68). If the observed number of steps is different from the planned value, the motion performance of the robot apparatus is readjusted (S75), and the process returns to step S61 to repeatedly evaluate the dynamic motion performance of the robot apparatus.

次いで、各モーションの両脚支持期回数が計画値と同じであるかどうかを判別する(ステップS69)。両脚支持期回数が計画値と異なる場合には、ロボット装置の運動性能を再調整した後(S75)、ステップS61に戻り、ロボット装置の動的運動性能の評価を繰り返し行なう。   Next, it is determined whether or not the number of times of both-leg support for each motion is the same as the planned value (step S69). If the number of times of both-leg support is different from the planned value, the robot apparatus is readjusted (S75), and the process returns to step S61 to repeatedly evaluate the dynamic movement performance of the robot apparatus.

次いで、各モーションの離床・着床回数が計画値と同じであるかどうかを判別する(ステップS70)。離床・着床回数が計画値と異なる場合には、ロボット装置の運動性能を再調整した後(S75)、ステップS61に戻り、ロボット装置の動的運動性能の評価を繰り返し行なう。   Next, it is determined whether or not the number of leaving / landing of each motion is the same as the planned value (step S70). If the number of times of getting off and landing is different from the planned value, the movement performance of the robot apparatus is readjusted (S75), and the process returns to step S61 to repeatedly evaluate the dynamic movement performance of the robot apparatus.

次いで、各モーションの足底内側離床回数が0回であるかどうかを判別する(ステップS71)。足底内側離床回数が0回でない場合には、ロボット装置の運動性能を再調整した後(S75)、ステップS61に戻り、ロボット装置の動的運動性能の評価を繰り返し行なう。   Next, it is determined whether or not the number of times of leaving the sole inside of each motion is zero (step S71). If the number of times of floor leaving the plantar is not zero, after the robot device's motion performance is readjusted (S75), the process returns to step S61 to repeatedly evaluate the dynamic motion performance of the robot device.

次いで、各モーションの足底の離床時間が許容範囲内であるかどうかを判別する(ステップS72)。足底の離床時間が許容範囲を超える場合には、ロボット装置の運動性能を再調整した後(S75)、ステップS61に戻り、ロボット装置の動的運動性能の評価を繰り返し行なう。   Next, it is determined whether or not the floor leaving time of the sole of each motion is within an allowable range (step S72). When the floor leaving time of the sole exceeds the allowable range, the motion performance of the robot apparatus is readjusted (S75), and the process returns to step S61 to repeatedly evaluate the dynamic motion performance of the robot apparatus.

次いで、各モーションの足底対角接地回数(図16を参照のこと)が許容値以下であるかどうかを判別する(ステップS73)。足底対角接地回数が許容値を超える場合には、ロボット装置の運動性能を再調整した後(S75)、ステップS61に戻り、ロボット装置の動的運動性能の評価を繰り返し行なう。   Next, it is determined whether or not the number of times of sole diagonal contact (see FIG. 16) of each motion is equal to or less than an allowable value (step S73). If the number of times that the plantar diagonal contact exceeds the allowable value, the robot apparatus is readjusted (S75), and then the process returns to step S61 to repeatedly evaluate the dynamic movement performance of the robot apparatus.

次いで、各モーションの単脚支持期での剥離回数が0回であるかどうかを判別する(ステップS74)。単脚支持期での剥離回数が0回でない場合には、ロボット装置の運動性能を再調整した後(S75)、ステップS61に戻り、ロボット装置の動的運動性能の評価を繰り返し行なう。   Next, it is determined whether or not the number of separations in the single leg support period of each motion is zero (step S74). If the number of separations during the single leg support period is not zero, after the robot apparatus's movement performance is readjusted (S75), the process returns to step S61 to repeatedly evaluate the dynamic movement performance of the robot apparatus.

また、上記のステップS68〜S74において、すべて十分な動的運動特性が得られることが確認できた場合には、本処理ルーチン全体を終了する。   If it is confirmed in steps S68 to S74 that sufficient dynamic motion characteristics can be obtained, the entire processing routine is terminated.

D.運動特性の診断システム
本実施形態では、ロボット装置が既知の診断用歩行パターンを再生中に、足底の4隅に設置された接地確認用のセンサF1〜F4、並びF5〜F8から得られた接地情報や、その他のセンサ情報などを歩行ログとして記録する。そして、このログ記録を解析することにより、ロボット装置に固有の特徴点(若しくは個体差)を抽出することにより評価や診断を行なうことができる。この項では、ロボットの運動特性の診断システムについて説明する。
D. In this embodiment, the robot apparatus is obtained from the sensors F1 to F4 and F5-F8 for ground contact confirmation installed at the four corners of the sole while the robot apparatus reproduces a known diagnostic walking pattern. Record grounding information and other sensor information as a walking log. Then, by analyzing this log record, it is possible to perform evaluation and diagnosis by extracting characteristic points (or individual differences) unique to the robot apparatus. In this section, a robot motion characteristic diagnosis system will be described.

図24には、診断システムによるロボット装置の運動評価の運用形態の一例を示している。   FIG. 24 shows an example of an operation form of the motion evaluation of the robot apparatus by the diagnostic system.

ロボット装置の運動を評価するために、基本歩行、一歩系動作、旋回動作など(前述)の運動評価パターンがあらかじめ用意されている。これらの運動評価パターンをロボット装置に投入し、再生することで運動評価を行なうための評価データとしての歩行ログが採取される。   In order to evaluate the motion of the robot apparatus, motion evaluation patterns such as basic walking, one-step motion, and turning motion (described above) are prepared in advance. A walking log is collected as evaluation data for performing motion evaluation by inputting and reproducing these motion evaluation patterns into the robot apparatus.

診断システムは、足底の4隅に設置された接地確認用のセンサF1〜F4、並びF5〜F8から得られた接地情報や、その他のセンサ情報などからなる歩行ログを解析することによって、診断対象となる個々のロボット装置に固有の特徴点(若しくは個体差)を抽出し、診断結果を得る。勿論、歩行ログやその解析結果を累積し、診断の統計的解釈も可能である。   Diagnosis system diagnoses by analyzing walking log consisting of ground contact information obtained from sensors F1 to F4 for ground contact, F5 to F8, and other sensor information installed at the four corners of the sole. A characteristic point (or individual difference) unique to each target robot apparatus is extracted to obtain a diagnosis result. Of course, gait logs and their analysis results can be accumulated to allow statistical interpretation of diagnosis.

そして、診断結果を利用して、ロボット装置の通常作業用の運動パターン運動評価パターンの設計を行なう。   Then, using the diagnosis result, the motion pattern for the normal operation of the robot apparatus is designed.

なお、運動評価自体は、ロボット装置の実機上で行なわれるが、その他の運動評価パターン、診断システム、診断結果は、実機上に内在していてもよいし、ロボット装置外のサーバ・システムなどで管理するようにしてもよい。   The motion evaluation itself is performed on the actual device of the robot apparatus. However, other motion evaluation patterns, diagnosis systems, and diagnosis results may be inherent in the actual device, or may be stored on a server system outside the robot apparatus. You may make it manage.

本実施形態では、診断システムは、基本的には足底接地判定に基づいて、動作における動的特性が妥当なものか確認する。ロボット装置が、理想的な足底着床・離床が既知である診断歩行パターンを既知の路面上で実行している間に採取されたログ記録を基に、着目すべき特徴点を抽出し、考察・判定することで、ロボット装置の状況を簡便に診断する。   In the present embodiment, the diagnostic system basically checks whether the dynamic characteristics in the operation are appropriate based on the plantar contact determination. Based on the log records collected while the robotic device is executing a diagnostic walking pattern on the known road surface where the ideal plantar landing / leaving is known, feature points to be noted are extracted, The situation of the robot device is easily diagnosed by considering and judging.

例えば、足底を水平離床し水平着床するような歩行パターンを再生した場合、機体状態が最良であれば足底4隅の接地検出センサは、離床時では同時にオフし、着床時では同時にオンするであろう(図25を参照のこと)。   For example, when playing a walking pattern that leaves the bottom of the foot horizontally and lays down horizontally, the ground contact detection sensors at the four corners of the bottom of the foot are turned off at the same time when the aircraft is in the best condition. It will turn on (see FIG. 25).

診断システムにおいて運動評価を行なう際、ロボット装置の静的運動特性が妥当であることを前提とする。そして、ロボット装置の歩行実行路面として、理想環境に近い平坦路面とし、ロボット装置は、足底が水平離床するとともに水平着床するような既知の歩行パターン(診断歩行パターン)を実行する。   When performing motion evaluation in the diagnostic system, it is assumed that the static motion characteristics of the robot apparatus are appropriate. Then, the robot apparatus performs a walking road surface that is close to an ideal environment as a walking execution road surface, and the robot apparatus executes a known walking pattern (diagnostic walking pattern) in which the soles leave the floor horizontally and land horizontally.

診断システムは、診断歩行パターン再生中の歩行ログから特徴点を抽出し、基準値内外合否判定を自動で行なう。また、診断システムは、処理結果に関する各種表示や、ファイル出力機能を有する。   The diagnostic system extracts feature points from the walking log during the reproduction of the diagnostic walking pattern, and automatically makes a pass / fail judgment for the reference value. The diagnostic system also has various displays regarding processing results and a file output function.

図27には、診断システムにおける、足底接地判定用のGUI主画面の構成例を示している。この足底接地GUI主画面では、以下の3種類の使用方法を用意している。   FIG. 27 shows a configuration example of a GUI main screen for determining the ground contact of the sole in the diagnostic system. In the sole grounding GUI main screen, the following three types of usage are prepared.

(1)単一ログドラッグ・アンド・ドロップ
任意のログ・ファイルを図示の主画面へドラッグ・アンド・ドロップすることで判定結果が表示される。
(1) Single log drag and drop A determination result is displayed by dragging and dropping an arbitrary log file to the main screen shown in the figure.

(2)複数ログドラッグ・アンド・ドロップ
結果自動保存チェックボックスを入れておくことで、複数のログ・ファイルの連続処理が可能となる。
(2) A plurality of log files can be continuously processed by inserting a check box for automatically saving a plurality of log drag-and-drop results.

(3)コマンドライン自動実行 (3) Command line automatic execution

図28には、足底接地判定用GUIの主画面上で用意されている機能を示している。図示の通り、主画面上には、合否判定ベルト・ウィンドウ、結果自動保存チェック・ボックス、ログ・ウィンドウ、ログ操作ボタン、評価詳細表示ボタン、特徴点一覧表示ボタン、並びに着床グラフ表示ボタンが配設されている。   FIG. 28 shows functions prepared on the main screen of the sole ground contact determination GUI. As shown in the figure, a pass / fail judgment belt window, a result auto-save check box, a log window, a log operation button, an evaluation details display button, a feature point list display button, and a landing graph display button are arranged on the main screen. It is installed.

合否判定ベルト・ウィンドウ内では、基本的にこのウィンドゥの内容のみで判定表示が完結している。   In the pass / fail judgment belt window, the judgment display is basically completed only by the contents of the window.

結果自動保存チェック・ボックスをチェックしておくことで、本システムによる足底接地の判定処理後、歩行ログに応じたファイル名にて、処理結果が逐次自動保存される。複数ログ・ファイルをドラッグ・アンド・ドロップする場合は、この機能を利用しなければ結果が残らない(最後の処理結果のみ表示される)。   By checking the result auto-save check box, the processing results are automatically and sequentially saved with the file name corresponding to the walking log after the sole contact determination processing by the system. When multiple log files are dragged and dropped, no result will be left unless this function is used (only the last processing result is displayed).

ログ・ウィンドウは、内部処理状況(処理状況ログ)を表示する。新規合否判定式の導入時などにおけるアルゴリズム確認のため、判定中途情報を出力する冗長性をここに有している。   The log window displays the internal processing status (processing status log). In order to check the algorithm at the time of introducing a new pass / fail judgment formula, etc., it has redundancy for outputting judgment midway information.

ログ操作ボタンの操作により、処理状況ログを消去する。また、ログ・コピー・ボタンの操作により、指定した処理状況ログをクリップボードへコピーする。   The processing status log is deleted by operating the log operation button. Also, the specified processing status log is copied to the clipboard by operating the log copy button.

評価詳細表示ボタンは、合否判定ベルトウィンドゥに表示されている判定結果についての詳細な内訳を別ウィンドゥで表示させるよう、指示を入力するためのボタンである。   The evaluation detail display button is a button for inputting an instruction to display a detailed breakdown of the determination result displayed on the pass / fail determination belt window in another window.

特徴点一覧表示ボタンは、当該診断システムによって歩行ログから抽出される、特徴点の一覧を別ウィンドウで表示させるよう、指示を入力するためのボタンである。   The feature point list display button is a button for inputting an instruction so that a list of feature points extracted from the walking log by the diagnostic system is displayed in a separate window.

着床グラフ表示ボタンは、当該診断システムにおいて着目される、足底接地状態を視覚的状態として分り易くするために、別ウィンドウで表示させるよう、指示を入力するためのボタンである。   The landing graph display button is a button for inputting an instruction to be displayed in a separate window in order to make it easy to understand the ground contact state as a visual state, which is noticed in the diagnostic system.

図29及び図30には、評価詳細表示ボタンの操作により別ウィンドウとして表示される、評価詳細画面の構成例を示している。図示の通り、同画面は評価項目毎にエントリが設けられたテーブルとして構成され、各エントリは、該当する判定項目についての名称、診断判定値、合否判定条件式、項目説明、並びに判定結果の各々を格納するフィールドを含んでいる。   29 and 30 show a configuration example of an evaluation detail screen displayed as a separate window by operating the evaluation detail display button. As shown in the figure, the screen is configured as a table in which an entry is provided for each evaluation item. Each entry includes a name, a diagnostic determination value, a pass / fail determination conditional expression, an item description, and a determination result for the corresponding determination item. Contains a field that stores

判定フィールドでは、合否を「OK」、「NG」と表示し、作業者へ瞬時に不可項目を注視させる。   In the determination field, “OK” or “NG” is displayed as “OK” or “NG”, and the operator is immediately glanced at the impossible items.

判定項目名称フィールドには、診断合否設定ファイルに記述されている判定項目名称が記載される。   In the determination item name field, the determination item name described in the diagnosis pass / fail setting file is described.

診断判定値フィールドには、歩行ログから当該診断システムにおいて解析若しくは算定した判定項目毎の値が記載される。   In the diagnosis determination value field, a value for each determination item analyzed or calculated in the diagnosis system from the walking log is described.

合否判定式フィールドには、診断合否設定ファイルに判定項目名称とともに、合否判定式が記述される。   In the pass / fail judgment expression field, the pass / fail judgment formula is described together with the judgment item name in the diagnosis pass / fail setting file.

診断判定値フィールドには、当該判定項目に関する診断判定値が記載される。すなわち、この合否判定式に対して真であれば「OK」と、偽であれば「NG」とされる。   In the diagnosis determination value field, a diagnosis determination value related to the determination item is described. That is, if this pass / fail judgment formula is true, it is “OK”, and if it is false, it is “NG”.

項目説明には、診断合否設定ファイルに当該判定項目名称とともに格納されているコメント文章が記載される。ここには、どのような場合に「NG」となるか、どのように対処すべきかを、項目毎に作業者へ提示する。   In the item description, a comment text stored in the diagnosis pass / fail setting file together with the determination item name is described. Here, it is presented to the operator for each item whether it is “NG” and how to deal with it.

図31及び図32には、特徴点一覧表示ボタンの操作により別ウィンドウとして表示される、特徴点一覧表示画面の構成例を示している。図示の通り、同画面は特徴点名称毎にエントリが設けられたテーブルとして構成され、各エントリは、特徴点名称、特徴点値、特徴点説明の各々を格納するフィールドを含んでいる。   31 and 32 show a configuration example of a feature point list display screen displayed as a separate window by operating the feature point list display button. As shown in the figure, the screen is configured as a table in which an entry is provided for each feature point name, and each entry includes fields for storing a feature point name, a feature point value, and a feature point description.

特徴点名称フィールドには、該当する特徴点名称が記載される。当該診断システムでは、判定着目点として、歩行ログより抽出する値を特徴点と呼んでいる。この特徴点は任意判定式の変数として利用することができる。   A corresponding feature point name is described in the feature point name field. In the diagnostic system, a value extracted from the walking log is called a feature point as a determination focus point. This feature point can be used as a variable of an arbitrary determination formula.

特徴点値フィールドには、現在処理対象となっている歩行ログから抽出した特徴点の値が記載される。   In the feature point value field, the value of the feature point extracted from the walking log currently being processed is described.

特徴点説明フィールドには、どのような特徴点であるか、どのような意図から着目しているポイントであるのかなどが作業者へ分かり易く提示される。   In the feature point explanation field, what kind of feature point is, what kind of intention is focused on, and the like are presented to the worker in an easy-to-understand manner.

図33及び図34には、着床グラフ表示ボタンの操作により別ウィンドウとして表示される、着床グラフ画面の構成例を示している。図示の通り、同画面は、左右の各足底の床面までの距離の時間的推移のグラフを、接地点数とともに表示している。図示の画面には、グラフ縮尺ボタン、接地状態表示ボタン、並びに現在表示時刻が配設されている。   FIG. 33 and FIG. 34 show configuration examples of the landing graph screen displayed as a separate window by the operation of the landing graph display button. As shown in the figure, this screen displays a graph of the temporal transition of the distance to the floor surface of each of the left and right soles together with the number of grounding points. In the illustrated screen, a graph scale button, a ground state display button, and a current display time are arranged.

右足底着床グラフ/左足底着床グラフは、両足底それぞれの着床状態の推移をグラフ化したものである。これらのグラフの横軸は時刻、縦軸は足底の接地点数、及び診断歩行実行時の足底高さである(矩形が接地点数,カーブが足底高さ)。   The right foot landing graph / left foot landing graph is a graph of the transition of the landing state of each of the soles. In these graphs, the horizontal axis represents time, the vertical axis represents the number of contact points of the sole, and the height of the sole when the diagnostic walking is performed (the rectangle is the number of contact points and the curve is the height of the sole).

グラフ縮尺ボタンを操作することで、その操作量に応じて、右足底着床グラフ/左足底着床グラフの時刻きざみ幅が変化し、グラフの全体、及びグラフの一部を詳細に目視することを可能とする。   By operating the graph scale button, the time step width of the right foot landing graph / left foot landing graph changes according to the amount of operation, and the entire graph and a part of the graph are visually observed in detail. Is possible.

右足底着床グラフ/左足底着床グラフをマウスでポイントすると、その時刻での両足底の着床状態が、接地状態表示/現在時刻表示領域に表示される。右足底着床グラフ/左足底着床グラフでは接地点数のみ表現されるため、詳細な接地状態はここで確認することができる。   When the right foot landing graph / left foot landing graph is pointed with the mouse, the landing state of both soles at the time is displayed in the ground state display / current time display area. Since only the number of contact points is expressed in the right foot landing graph / left foot landing graph, the detailed ground contact state can be confirmed here.

なお、脚底から床面までの距離は、例えば、脚を構成する各関節角のログ情報を下に逆キネマティクス演算などより算出することができる。また、ここで言う接地点数とは、各脚の足底の4隅に設けられた接地確認用センサF1〜F4並びにF5〜F8のオン数である。理想的な水平着床・水平離床を行なう場合には、接地点数は4又は0のいずれかの値しかとらない。   The distance from the bottom of the leg to the floor can be calculated by, for example, inverse kinematics calculation with log information of each joint angle constituting the leg. Further, the number of grounding points referred to here is the number of on-states of the grounding confirmation sensors F1 to F4 and F5 to F8 provided at the four corners of the sole of each leg. When performing ideal horizontal landing and horizontal leaving, the number of grounding points can be either 4 or 0.

また、図27に示したような足底接地判定用のGUI主画面を利用せずに、キャラクタ・ベースのコマンドライン上で当該診断システムによる足底接地判定処理を起動することができる(図示しない)。この場合、所望の歩行ログ・ファイルを指定して該当するアプリケーションを起動することで、主画面を介さずに、処理結果をファイルとして出力することができる。このようなコマンドライン実行機能を用いることで、各種のスクリプト言語からの利用や、他の管理システムの統合処理を行なうことができる。   In addition, it is possible to start the ground contact determination processing by the diagnostic system on the character-based command line without using the main GUI screen for determining the ground contact as shown in FIG. 27 (not shown). ). In this case, by specifying a desired walking log file and starting the corresponding application, the processing result can be output as a file without going through the main screen. By using such a command line execution function, use from various script languages and integration processing of other management systems can be performed.

例えば、ロボット装置の製造過程では、統合処理機構から、自身の処理の一部として、足底接地判定を行なう当該診断システムがコマンドライン機能により利用される。   For example, in the manufacturing process of the robot apparatus, the diagnosis system that performs the sole contact determination is used by the command line function from the integrated processing mechanism as part of its own processing.

また、ロボット装置の利用段階では、図27に示したような主画面を利用する。この際、足底接地の判定を行なう機能モジュールのみを携行することで、当該診断システムのポータビリティを実現することができる。例えば、携行が可能で軽量なノートブックPCでも、当該診断システムの脚底判定処理機能を十分に実行することができる。   In the use stage of the robot apparatus, a main screen as shown in FIG. 27 is used. At this time, the portability of the diagnostic system can be realized by carrying only the functional module that determines the contact of the sole. For example, even a lightweight notebook PC that can be carried can sufficiently execute the function of determining the base of the foot of the diagnostic system.

図35には、本実施形態に係る診断システムの利用形態の一例を示している。図示の例では、ロボット装置自体(実機)と、統合処理機能を実現するパーソナル・コンピュータなどの計算機システム(PC)と、診断結果を蓄積するデータベースで構成されている。   FIG. 35 shows an example of a usage pattern of the diagnostic system according to the present embodiment. In the example shown in the figure, the robot apparatus itself (actual machine), a computer system (PC) such as a personal computer that realizes an integrated processing function, and a database that accumulates diagnosis results are included.

ロボット装置とPC間は、無線LANや有線ケーブル、あるいはその他の伝送媒体を経由して接続されている。ロボット装置は、PCからの診断歩行の実施指示に応答して、既知の歩行パターンからなる診断歩行を実行し、実行中に足底の接地確認センサやその他のセンサ情報からなるログを記録する。   The robot apparatus and the PC are connected via a wireless LAN, a wired cable, or other transmission media. The robot apparatus executes a diagnostic walking having a known walking pattern in response to an instruction to perform a diagnostic walking from the PC, and records a log of a ground contact confirmation sensor and other sensor information during the execution.

PCは、ロボット装置からログ記録を取得すると、診断システムを例えばコマンドライン実行機能により起動し、足底接地判定などの診断処理を行なう。そして、得られた診断結果をデータベースへ登録する。以後、PCはデータベース検索端末としても機能し、過去に得られた診断結果をデータベース検索して表示出力・確認作業を行なうことができる。   When the PC obtains the log record from the robot apparatus, the PC activates the diagnostic system by, for example, a command line execution function, and performs diagnostic processing such as foot sole contact determination. Then, the obtained diagnosis result is registered in the database. Thereafter, the PC also functions as a database retrieval terminal, and can perform database output and confirmation work by searching the database for diagnosis results obtained in the past.

また、データベース側では、診断結果が蓄積されるが、ロット傾向の算出など、診断の統計的解釈を行なうようにしてもよい。そして、このような統計処理の結果を利用して、足底接地判定に関する新しい合否判定条件式などを逐次生成したり、次ロットの診断における指針を提示したりすることができる。したがって、診断結果が蓄積されるとともに、次のロボット装置の設計・製作に診断結果を有効に活用することができる。   Further, on the database side, diagnosis results are accumulated, but statistical interpretation of diagnosis such as calculation of lot tendency may be performed. Then, by using the result of such statistical processing, a new pass / fail judgment conditional expression relating to the sole contact determination can be sequentially generated, or a guideline for the diagnosis of the next lot can be presented. Therefore, the diagnostic results are accumulated, and the diagnostic results can be effectively used for the design and production of the next robot apparatus.

また、図36には、本実施形態に係る診断システムの利用形態についての他の例を示している。図示の例では、ロボット装置自体(実機)と、統合処理機能を実現するパーソナル・コンピュータなどの計算機システム(PC)で構成されている。図35に示した構成例とは相違し、データベースは含まれない。但し、インターネットなどの図示しない伝送媒体を介してPCがリモートのデータベース・サーバにアクセス可能で、上述と同様の診断結果の蓄積や統計的解釈などを行なえるようにしてもよい。   FIG. 36 shows another example of the usage pattern of the diagnostic system according to this embodiment. In the illustrated example, the robot apparatus itself (actual machine) and a computer system (PC) such as a personal computer that realizes an integrated processing function are configured. Unlike the configuration example shown in FIG. 35, the database is not included. However, the PC may be able to access a remote database server via a transmission medium (not shown) such as the Internet, and the diagnosis results may be accumulated and statistically interpreted as described above.

ロボット装置とPC間は、無線LANや有線ケーブル、あるいはその他の伝送媒体を経由して接続されている。PC上では、ロボット装置の運用内容毎の合否判定基準を編集し、ロボットに対し診断歩行の実行を指示する。   The robot apparatus and the PC are connected via a wireless LAN, a wired cable, or other transmission media. On the PC, the pass / fail criterion for each operation content of the robot apparatus is edited and the robot is instructed to execute a diagnostic walk.

ロボット装置は、PCからの診断歩行の実施指示に応答して、既知の歩行パターンからなる診断歩行を実行し、実行中に足底の接地確認センサやその他のセンサ情報からなるログを記録する。   The robot apparatus executes a diagnostic walking having a known walking pattern in response to an instruction to perform a diagnostic walking from the PC, and records a log of a ground contact confirmation sensor and other sensor information during the execution.

そして、PC側では、ロボット装置からログ記録を取得すると、診断システムを起動し、足底接地判定などの診断処理を行なう。図示しないが、得られた診断結果をデータベースへ登録するようにしてもよい。   Then, on the PC side, when a log record is acquired from the robot apparatus, the diagnostic system is activated and diagnostic processing such as sole contact is performed. Although not shown, the obtained diagnosis result may be registered in a database.

図36に示すような利用形態は、例えば、ロボット装置で各種のデモンストレーションを行なう場合や、ユーザがロボット装置の自己診断を行なう場合などに有効である。   The usage mode as shown in FIG. 36 is effective, for example, when various demonstrations are performed by the robot apparatus, or when the user performs self-diagnosis of the robot apparatus.

なお、本明細書で言う特徴点とは、当該診断システムが歩行ログなどのログ記録から解析若しくは抽出する注目点のことである。どのような特徴点が生成されるかは、あらかじめ決定されている。また、特徴点には重複しない名前が付与されており、診断合否設定ファイルにおける合否判定式において利用可能である。   In addition, the feature point said in this specification is the attention point which the said diagnostic system analyzes or extracts from log records, such as a walk log. What feature points are generated is determined in advance. In addition, names that do not overlap are assigned to the feature points, and can be used in pass / fail judgment formulas in the diagnostic pass / fail setting file.

診断合否設定ファイルは、判定項目毎の診断合否条件を記述したスクリプト形式のファイルで、基本的には、「(項目名)=(判定式);コメント」という合否判定書式に従って記述される。   The diagnosis pass / fail setting file is a script-format file describing the diagnosis pass / fail conditions for each determination item, and is basically described according to a pass / fail determination format of “(item name) = (determination formula); comment”.

図37には、診断合否設定ファイルの例を示している。図示の通り、合否判定は、基本的に1項目1行の形式で記述される。   FIG. 37 shows an example of a diagnosis pass / fail setting file. As shown in the figure, the pass / fail judgment is basically described in the form of one item and one line.

同ファイルにおいて、特徴点は、合否判定式における予約語として使用可能である。「;」以降はコメントとして扱われ、合否判定式より後方のコメントは、特別に評価詳細画面において合否判定とともに表示される。判定式は、以下の3種類の表記により判定方法を指定できる。   In the same file, the feature points can be used as reserved words in the pass / fail judgment formula. After “;”, it is treated as a comment, and the comment behind the pass / fail judgment formula is displayed together with the pass / fail judgment specially on the evaluation details screen. The determination formula can specify the determination method by the following three types of notation.

(a)一致
定数若しくは特徴点名を1つ記述する。完全一致ならば「OK」
(b)値域範囲
定数若しくは特徴点名を「,」区切りで二つ記述する。2値の間ならば「OK」
(c)無効
何も記述しない。計算するが参考値として合否判定は成されない
(A) Describe one coincidence constant or feature point name. "OK" if exact match
(B) Describe two range range constants or feature point names separated by “,”. OK between two values
(C) Invalid Nothing is described. Calculate but pass / fail judgment is not made as a reference value

以下、本実施形態に係る診断システムを用いたロボット装置の診断フローについて説明する。   Hereinafter, a diagnosis flow of the robot apparatus using the diagnosis system according to the present embodiment will be described.

図38には、診断フローを概略的に示している。   FIG. 38 schematically shows the diagnosis flow.

既知となる診断歩行実施環境下で、ロボット装置が診断歩行パターンを実施することにより、診断用データの集合からなる歩行ログが取得される。   When the robot apparatus executes a diagnostic walking pattern in a known diagnostic walking execution environment, a walking log including a set of diagnostic data is acquired.

ここで、診断歩行パターンは、例えばモーション作成システム(前述)上で、ロボット装置の実機モデル情報(装置構成など)に基づいて作成される。診断歩行パターンは、基本歩行や、一歩系の歩行、旋回動作など(前述)である。   Here, the diagnostic walking pattern is created based on the actual machine model information (device configuration, etc.) of the robot apparatus on, for example, a motion creation system (described above). The diagnostic walking pattern includes basic walking, one-step walking, turning motion, and the like (described above).

診断用データは、左右の各脚が歩を実行した際の、左右足底の4隅に配設された接地確認用のセンサF1〜F4及びF5〜F8から得られた接地情報や、その他のセンサ情報などからなる。   The diagnostic data includes the grounding information obtained from the grounding confirmation sensors F1 to F4 and F5 to F8 provided at the four corners of the left and right soles when the left and right legs execute a walk, It consists of sensor information.

診断システム側では、歩行ログと、診断歩行パターンを実行したときの診断歩行実行環境情報とを取得し、歩行ログの統計的処理などの所定の診断処理を行なうことにより、ロボット装置の特徴点抽出などの診断結果を得ることができる。   The diagnostic system extracts feature points of the robot device by acquiring the walking log and diagnostic walking execution environment information when the diagnostic walking pattern is executed, and performing predetermined diagnostic processing such as statistical processing of the walking log. Etc. can be obtained.

診断処理は、歩行ログを所定の診断合否条件(前述並びに図37を参照のこと)と照合することにより得られる。診断処理は、例えばパーソナル・コンピュータなどの計算機システム上で所定の診断ソフトを起動(コマンドライン実行を含む)することで行なわれる。   The diagnosis process is obtained by comparing the walking log with a predetermined diagnosis pass / fail condition (see FIG. 37 described above). The diagnosis process is performed by starting predetermined diagnosis software (including command line execution) on a computer system such as a personal computer.

診断結果は定量的データである。したがって、複数のロボット装置から得られた診断結果をデータベースとして管理し、統計的考察を行なうことが可能である。この場合、データベースに基づいて、ロボット装置の製造ライン上での運動性能への影響を解析し、生産性の向上やサポート体制の向上を図る、というサイクルを構築することができる。   The diagnostic result is quantitative data. Therefore, it is possible to manage the diagnosis results obtained from a plurality of robot devices as a database and perform statistical consideration. In this case, based on the database, it is possible to construct a cycle in which the influence on the motion performance of the robot apparatus on the production line is analyzed to improve the productivity and the support system.

また、個々のロボットにおける診断結果に基づいて、良くない診断に対する不具合を対処することができる。この不具合の対処に関する情報もデータベースで管理することで、同様に生産性の向上やサポート体制の向上を図る、というサイクルを構築することができる。   Further, it is possible to deal with a problem with a bad diagnosis based on the diagnosis result of each robot. Information on how to deal with this problem can also be managed in the database, so that a cycle of improving productivity and improving the support system can be established.

図77には、診断歩行パターンのログファイル・フォーマット例を示している。図示の例では、CSV(CommaSeparatedValue)フォーマットを基本とし、上端はタイトル行、左端はログ記録時刻である。診断歩行モーション実施時における、診断歩行モーションの計画量情報、及び実機センサ情報を有するログを「歩行ログ」と呼称する。センサ情報記録には、足底接地状態記録を始め、各種姿勢センサ情報及び全関節の出力情報記録を含む。   FIG. 77 shows a log file format example of the diagnostic walking pattern. In the illustrated example, the CSV (Comma Separated Value) format is basically used, the upper end is the title line, and the left end is the log recording time. A log having the planned amount information of the diagnostic walking motion and the actual sensor information when the diagnostic walking motion is performed is referred to as a “walking log”. The sensor information record includes a sole contact state record, various posture sensor information, and an output information record of all joints.

図39には、本実施形態に係る診断システムにおける診断処理の概要を図解している。   FIG. 39 illustrates an overview of the diagnostic processing in the diagnostic system according to the present embodiment.

歩行ログは、基本歩行や一歩系、旋回動作などの診断歩行パターンをロボット装置が実行することにより取得された診断用データの集合である。   The walking log is a set of diagnostic data acquired by the robot apparatus executing diagnostic walking patterns such as basic walking, one-step system, and turning motion.

診断システムでは、判定着目点としての各特徴点(図31を参照のこと)を歩行ログより抽出し、判定式の変数としてカウントする。そして、特徴点毎の特徴点値が特徴点の名称と対応付けてデータベースに登録される。   In the diagnosis system, each feature point (see FIG. 31) as a determination target point is extracted from the walking log and counted as a variable of the determination formula. Then, the feature point value for each feature point is registered in the database in association with the feature point name.

データベース上では統計的考察が可能である。すなわち、データベースから特徴点を参照し、さらに考察や解析を加え、新たな特徴点をデータベースへ登録する処理を行なうことができる。   Statistical consideration is possible on the database. That is, it is possible to perform processing for referring to the feature points from the database, adding further consideration and analysis, and registering new feature points in the database.

また、特徴点データベースを参照しながら、診断合否条件に従って診断合否判定を行なうことができる。診断合否条件は、図37に示した通りである。スクリプト形式の合否判定式として記述することができる。   In addition, it is possible to make a pass / fail determination according to the diagnosis pass / fail condition while referring to the feature point database. The diagnosis pass / fail condition is as shown in FIG. It can be described as a script-type pass / fail judgment expression.

診断合否条件に従った合否判定結果は、当該診断システムによる歩行ログの診断結果として、外部出力される。出力のモダリティとしては、モニタ画面への表示出力、プリントアウト、ファイル保存などさまざまである。また、表示出力する場合には、一覧表表示やグラフ表示など描画の形態は任意である。   The pass / fail determination result according to the diagnosis pass / fail condition is output externally as a diagnosis result of the walking log by the diagnosis system. There are various output modalities such as display output on a monitor screen, printout, and file storage. In the case of display output, the form of drawing such as list display and graph display is arbitrary.

図40には、本実施形態に係る診断システムによるロボット装置の診断処理全体の手順をフローチャートの形式で示している。   FIG. 40 shows a procedure of the entire diagnosis process of the robot apparatus by the diagnosis system according to the present embodiment in the form of a flowchart.

ロボット装置上で診断歩行パターンを実行し、得られた歩行ログとともに、診断対象となるロボット装置についての実機モデル情報や、診断歩行パターン、診断歩行実施環境情報などのデータが、当該診断システムへ入力される。   Execute the diagnostic walking pattern on the robot device, and input the actual walking model information, diagnostic walking pattern, diagnostic walking execution environment information, etc. about the robot device to be diagnosed into the diagnostic system along with the obtained walking log Is done.

診断システムでは、まず、解析処理を行ない、足底接地点の推移を抽出したり、機体動作の再現を行なったりする。   In the diagnosis system, first, analysis processing is performed to extract the transition of the ground contact point or to reproduce the body motion.

続いて、判定着目点としての各特徴点の抽出処理を行なう。特徴点抽出処理は、具体的には、歩数換算処理や、接地状態統計処理、歩容期判定処理、歩容期進行記録などで構成される。   Subsequently, extraction processing of each feature point as a determination target point is performed. Specifically, the feature point extraction process includes a step conversion process, a contact state statistical process, a gait period determination process, a gait period progress record, and the like.

続いて、抽出された特徴点のデータに基づいて、診断処理が行なわれる。例えば、以下に示すような診断が行なわれる。   Subsequently, a diagnosis process is performed based on the extracted feature point data. For example, the following diagnosis is performed.

●計画歩数診断
●左右脚歩数診断
●両脚支持回数診断
●離床期回数診断
●足底内側離床回数診断
●足底離床期時間診断
●足底着床期時間診断
●足底離床失敗回数診断
●足底着床失敗回数診断
●単脚支持期不安定診断
●単脚支持期剥離診断
●足底非面接地状態遷移最小時間診断
● Planned number of steps diagnosis ● Left and right leg number of steps diagnosis ● Number of times of support for both legs ● Number of times of getting out of bed ● Diagnosis of number of times of getting out of foot sole ● Diagnosis of time of foot leaving phase ● Diagnosis of time of foot landing phase ● Diagnosis of number of times of foot leaving failure ● Feet Diagnosis of the number of floor landing failures ● Single leg support period instability diagnosis ● Single leg support period peeling diagnosis ● Bottom sole non-contact state transition time diagnosis

そして、当該診断システムによる歩行ログの診断結果は、外部出力される。出力のモダリティとしては、モニタ画面への表示出力、プリントアウト、ファイル保存などさまざまである。また、表示出力する場合には、判定一覧表示や着床グラフ表示など描画の形態は任意である。   And the diagnostic result of the walk log by the said diagnostic system is output outside. There are various output modalities such as display output on a monitor screen, printout, and file storage. In the case of display output, the form of drawing such as determination list display and landing graph display is arbitrary.

図41には、特徴点抽出処理の1つである歩数換算処理の手順をフローチャートの形式で示している。歩数換算処理は、「歩」に関する各種換算値を特徴点として抽出することを目的とするものである。   FIG. 41 shows the procedure of the step conversion process, which is one of the feature point extraction processes, in the form of a flowchart. The step conversion process is intended to extract various conversion values related to “steps” as feature points.

システムに投入された歩行ログから、接地状態を時系列に従って取り出す。   The ground contact state is extracted from the walking log input to the system according to the time series.

まず、取り出した足底状態が全接地若しくは面接地、又は無設置のいずれであるかを判別する(ステップS101)。   First, it is determined whether the sole state taken out is full grounding, surface grounding, or no installation (step S101).

足底状態が全接地若しくは面接地であれば、スタックが無接地であるかどうかを判別する(ステップS102)。そして、スタックが無接地であれば、着床回数を加算し、スタックへ当該接地状態を保存する(ステップS103)。   If the sole state is full contact or surface contact, it is determined whether or not the stack is ungrounded (step S102). If the stack is not grounded, the number of times of landing is added and the grounded state is stored in the stack (step S103).

一方、足底状態が無接地であれば、スタックが全接地若しくは面接地であるかどうかを判別する(ステップS104)。そして、スタックが全接地若しくは面接地であれば、離床回数を加算し、スタックへ当該接地状態を保存する(ステップS105)。   On the other hand, if the sole state is ungrounded, it is determined whether the stack is fully grounded or surface grounded (step S104). If the stack is fully grounded or surface-grounded, the number of times of bed leaving is added and the grounded state is stored in the stack (step S105).

このような処理を歩行ログの最後まで繰り返し行なう。   Such processing is repeated until the end of the walking log.

上述した処理手順に従い、足底の接地状態推移を基に、左右それぞれの脚について独立して歩数算出を行ない、それぞれの足底で離床回数と着床回数を換算する。離床した足は必ず着床しなければならないことから、「離床回数=着床回数=その脚の歩数」となる。したがって、上記の処理手順を経ることで、図42にグラフで示すように、足底面の些少のバタつきに対してロバスト性の高い歩数算出が可能である。   According to the above-described processing procedure, the number of steps is calculated independently for each of the left and right legs based on the ground contact state transition of the sole, and the number of times of getting out and the number of times of landing are converted at each sole. Since the feet that have left the floor must land, the number of times of leaving the floor = the number of times of landing = the number of steps of the leg is obtained. Therefore, through the above processing procedure, as shown by a graph in FIG. 42, it is possible to calculate the number of steps with high robustness against a slight fluttering of the sole.

また、図43には、特徴点抽出処理の1つである接地状態統計処理の手順をフローチャートの形式で示している。この処理では、診断歩行中の足底接地状態の推移においてどのような接地状態がどの程度発生していたかを特徴点として抽出する。   FIG. 43 shows a procedure of a ground state statistical process, which is one of feature point extraction processes, in the form of a flowchart. In this process, what kind of grounding state has occurred in the transition of the ground contact state during the diagnostic walking is extracted as a feature point.

システムに投入された歩行ログから、接地状態を時系列に従って取り出す。そして、接地状態に応じて分岐し、該当する接地状態について加算処理を施す。そして、このような処理を歩行ログの最後まで繰り返し行なう。   The ground contact state is extracted from the walking log input to the system according to the time series. And it branches according to a grounding state, and an addition process is performed about the applicable grounding state. Such processing is repeated until the end of the walking log.

ここで、全面接地は、足底の4隅に配置された4個の接地確認用のセンサF1〜F4又はF5〜F8がすべて接地を検出した状態であり、1パターンのみである。また、面接地は、足底の4隅に配置された4個の接地確認用のセンサのうち3つが接地を検出した状態であり、4パターンがある。また、線接地は、足底の4隅に配置された4個の接地確認用のセンサのうち2つが接地を検出した状態であり、足底の各縁の4パターンと、対角の2パターンがある。また、無接地は、足底の4隅に配置された4個の接地確認用のセンサすべてが接地を検出しない状態であり、1パターンのみである。また、点接地は、足底の4隅に配置された4個の接地確認用のセンサのうち1つが接地を検出した状態であり、足底の各隅の4パターンがある。   Here, the entire grounding is a state in which all of the four grounding confirmation sensors F1 to F4 or F5 to F8 arranged at the four corners of the sole detect the grounding, and there is only one pattern. Surface grounding is a state in which three of the four grounding confirmation sensors arranged at the four corners of the sole detect grounding, and there are four patterns. The line grounding is a state in which two of the four grounding confirmation sensors arranged at the four corners of the sole detect grounding, and four patterns on each edge of the sole and two patterns on the diagonal. There is. Further, no grounding is a state in which all four grounding confirmation sensors arranged at the four corners of the sole do not detect grounding, and there is only one pattern. Point grounding is a state in which one of the four grounding confirmation sensors arranged at the four corners of the sole detects grounding, and there are four patterns at each corner of the sole.

また、図44には、特徴点抽出処理の1つである歩容期処理の手順をフローチャートの形式で示している。この処理は、上述の歩数換算処理に類似するが、離床中及び着床中という脚軌道の過渡状態を特徴点として抽出することが目的である。   FIG. 44 shows the procedure of gait period processing, which is one of feature point extraction processing, in the form of a flowchart. This process is similar to the above-described step conversion process, but its purpose is to extract the transitional state of the leg track during getting out of bed and landing as a feature point.

システムに投入された歩行ログから、接地状態を時系列に従って取り出す。そして、その歩容期を抽出し、その推移を逐次記録する。そして、このような処理を歩行ログの最後まで繰り返し行なう。   The ground contact state is extracted from the walking log input to the system according to the time series. Then, the gait period is extracted and the transition is sequentially recorded. Such processing is repeated until the end of the walking log.

歩容期判断処理では、足底の接地状態推移を元に左右それぞれの脚について独立して歩容期の推移を記録していく。図45には、歩容期推移データのイメージ・示している。ここで言う歩容期とは、実機歩行における脚軌道を段階的に分ける考え方の1つである。   In the gait period determination process, the transition of the gait period is recorded independently for each of the left and right legs based on the ground contact state transition of the sole. FIG. 45 shows an image of gait period transition data. The gait period here is one of the ways of dividing the leg trajectory in actual walking in stages.

また、歩行ログに従った時間的推移記録であることから、期の区切り毎に時刻を合わせて記録する。これは、例えば、「過渡的状況が時間的にどれほど続いたか」という特徴点として抽出される。   Moreover, since it is a time transition record according to a walk log, it records according to time for every division | segmentation of a period. This is extracted as, for example, a feature point “how long the transient situation has continued in time”.

また、図46には、特徴点抽出処理の1つである歩容期進行を記録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。この処理は、上述の歩容期判断処理に類似するが、両脚を合わせて着目した特徴点を抽出することが目的である。   FIG. 46 shows a processing procedure for recording the gait progress, which is one of the feature point extraction processes, in the form of a flowchart. This process is similar to the above-described gait period determination process, but its purpose is to extract feature points focused on both legs.

システムに投入された歩行ログから、接地状態を時系列に従って取り出す。そして、左右の脚の歩容期を同時に考慮し、両脚の歩容期推移を逐次記録する。ここでは、「歩容期判断処理」で抽出された「歩容期推移」を基に処理が行なわれる。そして、このような処理を歩行ログの最後まで繰り返し行なう。図47には、左右それぞれの脚について歩容期進行の記録データの例を示している。   The ground contact state is extracted from the walking log input to the system according to the time series. Then, taking into account the gait periods of the left and right legs simultaneously, the gait transitions of both legs are sequentially recorded. Here, the process is performed based on the “gait period transition” extracted in the “gait period determination process”. Such processing is repeated until the end of the walking log. FIG. 47 shows an example of recorded data of gait progress for the left and right legs.

左右の歩容期推移から、両脚を同時に考慮した歩容期推移=「歩容期進行記録」を生成する。また、歩行ログに従った時間的推移記録であることから、期の区切り毎に時刻を合わせて記録する。これは、例えば「右脚の着床にどれだけ時間がかかったか」という特徴点として抽出される。   From the gait period transition on the left and right, the gait period transition taking into account both legs simultaneously = “gait period progression record” is generated. Moreover, since it is a time transition record according to a walk log, it records according to time for every division | segmentation of a period. This is extracted as, for example, a feature point “how long it took to land the right leg”.

図48には、このようにして抽出された各特徴点データに基づいて行なわれる診断処理フローを概略的に示している。図示するように、診断処理は、判定式の選択、及び、可否判定閾値を示す「診断合否条件」と、これらの式に対する代入値として算出された各種特徴点情報の演算であり、「診断結果」はその答えとして出力される。   FIG. 48 schematically shows a diagnostic processing flow performed based on each feature point data extracted in this way. As shown in the figure, the diagnosis process is the selection of the determination formula, and the “diagnosis pass / fail condition” indicating the determination threshold value, and the calculation of various feature point information calculated as substitution values for these formulas. "Is output as the answer.

診断歩行パターンから直接抽出される特徴点は、以下の通りである。   The feature points extracted directly from the diagnostic walking pattern are as follows.

●計画歩数:診断歩行パターンの正しい歩数
●右足底計画歩数:診断歩行パターンにおける右脚の正しい歩数
●左足底計画歩数:診断歩行パターンにおける左脚の正しい歩数
● Planned steps: correct number of steps in the diagnostic walking pattern ● Right foot planned steps: right step in the right leg in the diagnostic walking pattern ● Left planted steps: correct number of steps in the left leg in the diagnostic walking pattern

また、歩数換算処理から抽出される特徴点は以下の通りである。   The feature points extracted from the step conversion process are as follows.

●歩数:実機が実際に歩いた歩数
●歩数+1:実機が実際に歩いた歩数+1の数(両脚支持期回数と一致する)
●右脚歩数:実機が実際に歩いた右脚の歩数
●左脚歩数:実機が実際に歩いた左脚の歩数
● Number of steps: Number of steps actually taken by the actual machine ● Number of steps + 1: Number of steps actually taken by the actual machine + 1 (corresponds to the number of support periods for both legs)
● Right leg steps: The number of steps of the right leg that the actual machine actually walks ● Left leg steps: The number of steps of the left leg that the actual machine actually walks

また、接地状態統計処理から抽出される特徴点は以下の通りである。   Further, the feature points extracted from the ground state statistical processing are as follows.

●右足底対角接地数:右足底が対角線接地状態になった回数であり、診断歩行時の路面が凸凹しているか、足底が変形している場合に加算する。
●左足底対角接地数:左足底が対角線接地状態になった回数であり、診断歩行時の路面が凸凹しているか、足底が変形している場合に加算する。
● Number of right foot diagonal contact: This is the number of times the right foot is in diagonal contact, and is added if the road surface during diagnostic walking is uneven or the sole is deformed.
● Left sole diagonal contact number: This is the number of times that the left sole is in a diagonal contact state, and is added when the road surface at the time of diagnostic walking is uneven or the sole is deformed.

また、歩容期判断処理から抽出される特徴点は以下の通りである。   Further, the feature points extracted from the gait period determination process are as follows.

●両脚支持期回数:両脚支持期の回数
●右足底離床期回数:右足底離床期の回数
●左足底離床期回数:左足底離床期の回数
●右足底着床期回数:右足底着床期の回数
●左足底着床期回数:左足底着床期の回数
●右足底内側離床回数:右足底離床時に足底が内側から離れた回数であり、機体が外へ流れている可能性がある場合に加算する。
●左足底内側離床回数:左足底離床時に足底が内側から離れた回数であり、機体が外へ流れている可能性がある場合に加算する。
●右足底離床期時間平均:右足底離床期の時間平均であり、脚軌道計画に対して右脚動作が何らかの原因でもたつくと長くなる。
●左足底離床期時間平均:左足底離床期の時間平均であり、脚軌道計画に対して左脚動作が何らかの原因でもたつくと長くなる。
●右足底着床期時間平均:右足底着床期の時間平均であり、脚軌道計画に対して右脚動作が何らかの原因でもたつくと長くなる。
●左足底着床期時間平均:左足底着床期の時間平均であり、脚軌道計画に対して左脚動作が何らかの原因でもたつくと長くなる。
●右足底面非接地状態遷移最小時間平均:面接地状態から完全に離床するまでの時間の平均
●左足底面非接地状態遷移最小時間平均:面接地状態から完全に離床するまでの時間の平均
●右足底非面接地状態遷移最小時間平均:遊脚状態から面接地(若しくは全面接地)するまでの時間の平均
●左足底非面接地状態遷移最小時間平均:遊脚状態から面接地(若しくは全面接地)するまでの時間の平均
● Number of support periods for both legs: Number of support periods for both legs ● Number of right foot floor leaving periods: Number of right foot floor leaving periods ● Number of left foot floor leaving periods: Number of left foot floor leaving periods ● Number of right foot floor landing periods: Number of right foot floor landing periods: ● Number of times of left foot landing period: Number of times of left foot floor landing period ● Number of times of right foot sole inner floor leaving: The number of times the foot sole leaves the inner side when the right foot sole leaves the floor, and the aircraft may flow outward Add in case.
● Number of left foot sole inside floors: This is the number of times the soles have left the inside when leaving the left sole, and is added when there is a possibility that the aircraft is flowing outside.
● Average time of right foot floor leaving period: This is the time average of right foot floor leaving period, and it becomes longer when the right leg movements for some reason in the leg trajectory plan.
● Left plantar bed removal time average: This is the time average of the left plantation bed removal period, and it becomes longer when the left leg motion stutters for some reason with respect to the leg trajectory plan.
● Right foot floor landing time average: This is the time average of the right foot floor landing phase, and becomes longer when the right leg moves for any reason against the leg trajectory plan.
● Left planting time average: This is the time average of the left plantation landing period, and becomes longer when the left leg movements for any reason with respect to the leg trajectory plan.
● Right foot bottom ungrounded state transition minimum time average: Average time from surface contact state to complete leaving floor ● Left foot bottom ungrounded state transition minimum time average: Surface time from ground contact state to complete floor leaving ● Right foot Bottom non-surface contact state transition minimum time average: average time from free leg state to surface contact (or full surface contact) Left sole non-surface contact state transition minimum time average: free leg state to surface contact (or full surface contact) Average time to complete

また、歩容期進行記録から抽出される特徴点は以下の通りである。   The feature points extracted from the gait progress record are as follows.

●両脚支持期エラー数:両脚支持期のエラー回数であり、両脚支持期において足底状態が安定せずばたついた回数に相当する。
●右足底着床失敗回数:右足底が着床に失敗した回数であり、一度足底が完全に着床したにも関わらず、直後にまた接地状態が崩れた場合に加算する。
●左足底着床失敗回数:左足底が着床に失敗した回数であり、一度足底が完全に着床したにも関わらず、直後にまた接地状態が崩れた場合に加算する。
●右足底離床失敗回数:右足底が離床に失敗した回数であり、一度足底が完全に離床したにも関わらず、直後にまた着床してしまった場合に加算する。
●左足底離床失敗回数:左足底が離床に失敗した回数であり、一度足底が完全に離床したにも関わらず、直後にまた着床してしまった場合に加算する。
●両脚支持期不安定度数:両脚支持期に接地状態が変化した回数(8〜5点接地→4点接地)
●右単脚支持期不安定度数:右単脚支持期に接地状態が変化した回数(4点接地→3点接地)であり、危険とされるケースに相当する。
●左単脚支持期不安定度数:左単脚支持期に接地状態が変化した回数(4点接地→3点接地)であり、非常に危険とされるケースに相当する。
●両脚支持期剥離度数:両脚支持期に接地点数が3点以下になった回数
●右単脚支持期剥離度数:右単脚支持期に右足底が剥離した回数(4点接地→2・1・0点接地)であり、非常に危険とされるケースであり転倒可能性がある。
●左単脚支持期剥離度数:左単脚支持期に左足底が剥離した回数(4点接地→2・1・0点接地)であり、非常に危険とされるケースであり転倒可能性がある。
●右単脚支持期左脚歩容期干渉度数:右単脚支持期間において左脚の歩容期遷移と右脚の歩容期遷移が重なった回数であり、他方脚がまだ着床中にも関わらず他方脚が離床を始めた場合に加算する。
●左単脚支持期右脚歩容期干渉度数:左単脚支持期間において右脚の歩容期遷移と左脚の歩容期遷移が重なった回数であり、他方脚がまだ着床中にも関わらず他方脚が離床を始めた場合に加算する。
● Number of errors during the support period for both legs: This is the number of errors during the support period for both legs.
● Right foot landing failure count: This is the number of times the right sole has failed to land, and is added when the ground contact state collapses immediately after the sole has completely landed.
● Left planting failure frequency: This is the number of times the left plantar has failed to land, and is added when the grounding state collapses immediately after the sole has completely landed.
● Right foot floor failure failure count: This is the number of times the right foot sole has failed to get out of the floor, and is added when the foot sole has left the floor immediately after it has completely left the floor.
● Left plantation failure count: This is the number of times the left sole has failed to get out of the floor, and is added when the plantation has just landed immediately after the sole has completely left.
● Both-leg support period instability frequency: Number of times the ground contact state changed during the both-leg support period (8-5 points contact → 4 points contact)
● Right monopod support period instability: The number of times the ground contact state changed during the right monopod support period (4-point contact → 3-point contact), which corresponds to a dangerous case.
● Left monopod support period instability: This is the number of times the ground contact state changed during the left monopod support period (4-point contact → 3-point contact), which corresponds to a very dangerous case.
● Separation frequency of both legs support period: Number of times the number of ground contact points fell below 3 points during support period of both legs ● Right frequency of support period of single leg support period: Number of times the right sole peeled during the support period of right leg (4 points contact → 2.1)・ This is a very dangerous case and may fall over.
● Left monopod support period peeling frequency: This is the number of times the left sole is detached during the left monopod support period (4-point grounding → 2, 1/0 point grounding). is there.
● Right monopod support period Left leg gait period interference frequency: The number of times the left leg gait transition and right leg gait transition overlap during the right monopod support period, while the other leg is still landing Nevertheless, it is added when the other leg starts to get out of bed.
● Left monopod support period Right leg gait period interference frequency: This is the number of times the right leg gait transition and left leg gait transition overlap in the left monopod support period, while the other leg is still on the ground Nevertheless, it is added when the other leg starts to get out of bed.

特徴点抽出処理により得られた特徴点のデータに基づいて、診断合否条件に従って診断合否判定することにより、診断処理が行なわれる。各診断合否条件は、スクリプト形式の判定式として記述される。   Based on the feature point data obtained by the feature point extraction process, a diagnosis pass / fail decision is made according to the diagnosis pass / fail condition, whereby the diagnosis process is performed. Each diagnosis pass / fail condition is described as a determination formula in a script format.

図49には、計画歩数に関する診断合否判定条件を示している。計画歩数診断では、診断歩行パターンの歩数と実際にロボット装置が歩いた回数の診断を行ない、一致しなければ、転倒したか、又は足底センサの不備と判断することができる。   FIG. 49 shows the diagnosis pass / fail determination conditions regarding the planned number of steps. In the planned step count diagnosis, the number of steps in the diagnostic walking pattern and the number of times the robot apparatus actually walks are diagnosed. If they do not match, it can be determined that the vehicle has fallen or the foot sensor is inadequate.

また、図50及び図51には、左右の各脚についての計画歩数診断に関する合否判定条件を示している。これらは、計画歩数が不可の場合に、左右どちらの足に原因があるかを絞り込むための診断を行なう。   50 and 51 show the pass / fail judgment conditions for the planned step count diagnosis for the left and right legs. In these cases, when the planned number of steps is not possible, a diagnosis for narrowing down the cause of the right or left foot is performed.

図52には、両脚支持期回数に関する診断合否判定条件を示している。最初に両脚支持期から開始される診断歩行パターンの場合、両脚支持期は歩数+1の回数となる。測定された両脚支持期回数がこれと一致しない場合には、判定開始前に足底が正しく接地していなかったか、又はロボット装置が転倒したと判断することができる。   FIG. 52 shows the diagnosis pass / fail determination condition regarding the number of times of both-leg support period. In the case of a diagnostic walking pattern that starts first from the both-leg support period, the both-leg support period is the number of steps plus one. If the measured number of both-leg support periods does not match this, it can be determined that the sole is not properly grounded before the determination is started, or that the robot apparatus has fallen.

図53及び図54には、左右それぞれの足底についての離床期回数に関する診断合否判定条件を示している。右足底離床期回数は右足歩数と一致する。測定結果がこれと一致しない場合は、右足底について著しく不安定な離床があったと判断することができる。左足底に関しても同様である。   53 and 54 show diagnosis pass / fail determination conditions regarding the number of bed leaving periods for the left and right soles. The number of right foot lift-off periods coincides with the number of right foot steps. If the measurement result does not agree with this, it can be determined that there was a significantly unstable bed leaving the right sole. The same applies to the left sole.

図55及び図56には、左右それぞれの足底についての着床期回数に関する診断合否判定条件を示している。右足底着床期回数は右足歩数と一致する。測定結果がこれと一致しない場合は、右足底について著しく不安定な着床があったと判断することができる。左足底に関しても同様である。   55 and 56 show diagnosis pass / fail determination conditions regarding the number of times of landing for the left and right soles. The number of right foot landing periods coincides with the number of right foot steps. If the measurement result does not agree with this, it can be determined that there was a significantly unstable landing on the right sole. The same applies to the left sole.

図57及び図58には、左右それぞれの足底についての内側離床回数に関する診断合否判定条件を示している。足底内側離床回数が0とならない場合には、離床が内側から行なわれているので、ロボット装置本体が外側へ流れていると考えられる。このような場合、ロボット装置が非常に危険な状態であると診断する。   FIG. 57 and FIG. 58 show the diagnostic pass / fail judgment conditions related to the number of inner bed leavings for the left and right soles. When the number of floor leavings on the inside of the sole does not become zero, it is considered that the robot apparatus main body is flowing outward because the flooring is performed from the inside. In such a case, the robot apparatus is diagnosed as being in a very dangerous state.

図59及び図60には、左右それぞれの足底についての離床期時間平均に関する診断合否判定条件を示している。離床にかかる時間の平均が所定時間以下であれば良好と判断し、時間がかかり過ぎる場合にはロボット装置の応答が良くないと診断する。   59 and 60 show diagnosis pass / fail determination conditions regarding the average bed leaving time for the left and right soles. If the average time required for getting out of bed is equal to or less than a predetermined time, it is judged as good, and if it takes too long, it is diagnosed that the response of the robot apparatus is not good.

図61及び図62には、左右それぞれの足底についての着床期時間平均に関する診断合否判定条件を示している。着床にかかる時間の平均が所定時間以下であれば良好と判断し、時間がかかり過ぎる場合にはロボット装置の応答が良くないと診断する。   61 and 62 show diagnosis pass / fail judgment conditions regarding the average landing time for the left and right soles. If the average time required for landing is less than or equal to a predetermined time, it is judged as good, and if it takes too much time, it is diagnosed that the response of the robot apparatus is not good.

図63及び図64には、左右それぞれの足底についての面非接地状態遷移最小時間平均に関する診断合否判定条件を示している。当該判定条件は、離床の過渡状態に特に着目した診断項目である。離床し始めてから完全に離床し終えるまでの時間平均が所定時間以下であれば良好と判断し、時間がかかり過ぎる場合にはロボット装置の応答がよくないと診断する。   FIG. 63 and FIG. 64 show the diagnostic pass / fail judgment conditions regarding the average time of the minimum surface non-contact state transition for the left and right soles. The determination condition is a diagnostic item that pays particular attention to the transitional state of getting out of bed. If the average time from the start of getting off to the end of getting completely off is less than a predetermined time, it is judged as good, and if it takes too much time, it is diagnosed that the response of the robot apparatus is not good.

図65及び図66には、左右それぞれの足底についての非面接地状態遷移最小時間平均に関する診断合否判定条件を示している。当該判定条件は、着床の過渡状態に特に着目した診断項目である。着床し始めてから完全に着床し終えるまでの時間平均が所定時間以下であれば良好と判断し、時間がかかり過ぎる場合にはロボット装置の応答がよくないと診断する。   FIG. 65 and FIG. 66 show the diagnostic pass / fail judgment conditions regarding the minimum non-surface contact state transition time average for the left and right soles. The determination condition is a diagnostic item that pays particular attention to the transient state of landing. If the average time from the start of landing until the completion of landing is not more than a predetermined time, it is judged as good, and if it takes too much time, it is diagnosed that the response of the robot apparatus is not good.

図67及び図68には、左右それぞれの足底についての着床失敗回数に関する診断合否判定条件を示している。当該判定条件は、左右それぞれの足の着床状況に注視した診断項目である。着床時にばたつくと着床失敗回数が増加する。当該回数が所定値を超える場合には、機構の著しいゆるみなどを判定することができる。   67 and 68 show diagnosis pass / fail determination conditions regarding the number of times of landing failure for the left and right soles. The determination condition is a diagnostic item paying attention to the landing situation of the left and right feet. If you flutter when landing, the number of landing failures increases. When the number of times exceeds a predetermined value, it is possible to determine a significant looseness of the mechanism.

図69及び図70には、左右それぞれの足底についての離床失敗回数に関する診断合否判定条件を示している。当該判定条件は、左右それぞれの足の離床状況に注視した診断項目である。離床しようとしてもなかなか足底が上がらないときに離床失敗回数が増加する。当該回数が所定値を超える場合には、関節の出力不足、応答不足、機構の著しいゆるみなどを判定することができる。   69 and 70 show diagnosis pass / fail determination conditions regarding the number of bed leaving failures for the left and right soles. The determination condition is a diagnostic item paying attention to the left and right foot leaving situations. When trying to get out of bed, the number of times of getting out of bed increases when the sole does not rise easily. When the number of times exceeds a predetermined value, it is possible to determine whether the joint output is insufficient, the response is insufficient, or the mechanism is significantly loosened.

図71及び図72には、左右それぞれの足底についての対角接地数に関する診断合否判定条件を示している。該当する足底の対角接地があった場合に数が増加し、所定値を超える場合には該当する足底が変形している可能性があると判定することができる。   71 and 72 show diagnosis pass / fail determination conditions regarding the number of diagonal contact points for the left and right soles. The number increases when there is a diagonal contact of the corresponding sole, and when it exceeds a predetermined value, it can be determined that the corresponding sole may be deformed.

図73及び図74には、左右それぞれの脚についての単脚支持期不安定度数に関する診断合否判定条件を示している。該当する脚の立脚時にふらつくと度数が増加していく。度数が所定値を超える場合には、安定した歩行が困難であると診断することができる。   73 and 74 show diagnosis pass / fail determination conditions regarding the single-leg support period instability degrees for the left and right legs, respectively. The frequency increases when the corresponding leg is staggered. When the frequency exceeds a predetermined value, it can be diagnosed that stable walking is difficult.

図75及び図76には、左右それぞれの脚についての単脚支持期剥離度数に関する診断合否判定条件を示している。該当する脚の単脚支持期においてその足底が剥離するような状況を発見することができる。支持脚側の足底の剥離は、結果転倒しなかっただけで転倒と同義であるため、転倒と診断する。   75 and 76 show diagnosis pass / fail determination conditions regarding the single-leg support period peeling frequency for the left and right legs. It is possible to find a situation where the sole of the corresponding leg is detached during the single leg support period. Since the separation of the sole on the support leg side is synonymous with a fall just because the fall did not result, it is diagnosed as a fall.

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。   The present invention has been described in detail above with reference to specific embodiments. However, it is obvious that those skilled in the art can make modifications and substitutions of the embodiments without departing from the gist of the present invention.

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な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。   The gist of the present invention is not necessarily limited to a product called a “robot”. That is, as long as it is a mechanical device that performs an exercise resembling human movement using an electrical or magnetic action, the present invention can be applied to products belonging to other industrial fields such as toys. Can be applied.

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、本明細書の記載内容を限定的に解釈するべきではない。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。   In short, the present invention has been disclosed in the form of exemplification, and the description of the present specification should not be interpreted in a limited manner. In order to determine the gist of the present invention, the claims section described at the beginning should be considered.

図1は、本発明の実施に供される「人間形」又は「人間型」のロボット装置100が直立している様子を前方から眺望した様子を示した図である。FIG. 1 is a view showing a state in which a “humanoid” or “humanoid” robot apparatus 100 used for carrying out the present invention is viewed from the front. 図2は、本発明の実施に供される「人間形」又は「人間型」のロボット装置100が直立している様子を後方から眺望した様子を示した図である。FIG. 2 is a view showing a state in which the “humanoid” or “humanoid” robot apparatus 100 used for carrying out the present invention is viewed from the rear. 図3は、ロボット装置100が具備する関節自由度構成を模式的に示した図である。FIG. 3 is a diagram schematically illustrating a joint degree-of-freedom configuration included in the robot apparatus 100. 図4は、ロボット装置100の制御システム構成を模式的に示した図である。FIG. 4 is a diagram schematically showing a control system configuration of the robot apparatus 100. 図5は、ロボット装置の静的運動特性評価として左右非対称性を評価する際の、ロボット装置が形成するキーポーズとロール方向への影響を説明するための図である。FIG. 5 is a diagram for explaining the influence on the key pose and the roll direction formed by the robot apparatus when evaluating the left-right asymmetry as the static motion characteristic evaluation of the robot apparatus. 図6は、ロボット装置の静的運動特性評価として左右非対称性を評価する際の、ロボット装置が形成するキーポーズとピッチ方向への影響を説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining the influence on the key pose formed by the robot device and the pitch direction when evaluating the left-right asymmetry as the static motion characteristic evaluation of the robot device. 図7は、ロボット装置の静的運動特性評価として左右非対称性を評価する際の、ロボット装置が形成するキーポーズとヨー軸方向への影響を説明するための図である。FIG. 7 is a diagram for explaining the influence on the key pose formed by the robot apparatus and the yaw axis direction when evaluating the left-right asymmetry as the static motion characteristic evaluation of the robot apparatus. 図8は、ロボット装置の静的運動特性評価として左右非対称性を評価する際の、ロボット装置が形成するキーポーズとヨー軸方向への影響を説明するための図である。FIG. 8 is a diagram for explaining the influence on the key pose formed by the robot device and the yaw axis direction when evaluating the left-right asymmetry as the static motion characteristic evaluation of the robot device. 図9は、ロボット装置の適応制御系におけるロール方向の静的運動特性を評価する方法を説明するための図である。FIG. 9 is a diagram for explaining a method for evaluating the static motion characteristics in the roll direction in the adaptive control system of the robot apparatus. 図10は、ロボット装置の適応制御系におけるピッチ方向の静的運動特性を評価する方法を説明するための図である。FIG. 10 is a diagram for explaining a method of evaluating the static motion characteristics in the pitch direction in the adaptive control system of the robot apparatus. 図11は、ロボット装置の動的運動特性を評価するための手順を説明するための図である。FIG. 11 is a diagram for explaining a procedure for evaluating the dynamic motion characteristics of the robot apparatus. 図12は、ロボット装置の動的運動特性を評価するための一歩系のモーションの例を示した図である。FIG. 12 is a diagram illustrating an example of a one-step motion for evaluating the dynamic motion characteristics of the robot apparatus. 図13は、ロボット装置の動的運動特性を評価するための一歩系のモーションの例を示した図である。FIG. 13 is a diagram illustrating an example of a one-step motion for evaluating the dynamic motion characteristics of the robot apparatus. 図14は、ロボット装置の動的運動特性を評価するための一歩系のモーションについての例を示した図である。FIG. 14 is a diagram illustrating an example of a one-step motion for evaluating the dynamic motion characteristics of the robot apparatus. 図15は、足底面非接地状態遷移最小時間を説明するための図である。FIG. 15 is a diagram for explaining the minimum time for transition to the bottom surface non-ground state. 図16は、足底対角接地数を説明するための図である。FIG. 16 is a diagram for explaining the number of planted diagonal contact points. 図17は、ロボット装置の動的運動特性を評価するための旋回動作の例を示した図である。FIG. 17 is a diagram illustrating an example of a turning motion for evaluating the dynamic motion characteristics of the robot apparatus. 図18は、ロボット装置において、運動特性評価を行なうための概略的な処理手順を示したフローチャートである。FIG. 18 is a flowchart showing a schematic processing procedure for performing motion characteristic evaluation in the robot apparatus. 図19は、複数の可動脚を備えたロボット装置において、運動特性評価を行なうための処理手順を示したフローチャートである。FIG. 19 is a flowchart showing a processing procedure for performing motion characteristic evaluation in a robot apparatus having a plurality of movable legs. 図20は、左右対称に設計・製作されたロボット装置の静的な運動特性の評価を行なうための処理手順を示したフローチャートである。FIG. 20 is a flowchart showing a processing procedure for evaluating static motion characteristics of a robot apparatus designed and manufactured symmetrically. 図21は、腰部41に左右対称な両脚が連結して構成される脚式移動型のロボット装置についての静的な運動特性の評価を行なうための処理手順を示したフローチャートである。FIG. 21 is a flowchart showing a processing procedure for evaluating a static motion characteristic of a legged mobile robot device configured by connecting both symmetrical legs to the waist portion 41. 図22は、路面との接地点を持ち、ZMPを安定度判別規範に用いるロボット装置において、動的運動特性の評価を行なうための概略的な処理手順を示したフローチャートである。FIG. 22 is a flowchart showing a schematic processing procedure for evaluating dynamic motion characteristics in a robot apparatus having a contact point with the road surface and using ZMP as a stability criterion. 図23は、腰部41と複数の可動脚を備え、ZMPを安定度判別規範に用いるロボット装置において、動的運動特性の評価を行なうための処理手順を示したフローチャートである。FIG. 23 is a flowchart showing a processing procedure for evaluating dynamic motion characteristics in a robot apparatus having a waist portion 41 and a plurality of movable legs and using ZMP as a stability criterion. 図24は、診断システムによるロボット装置の運動評価の運用形態の一例を示した図である。FIG. 24 is a diagram illustrating an example of an operation mode of motion evaluation of the robot apparatus by the diagnosis system. 図25は、診断システムの基本的な発想を説明するための図である。FIG. 25 is a diagram for explaining a basic idea of the diagnostic system. 図26は、診断システムの基本的な発想を説明するための図である。FIG. 26 is a diagram for explaining the basic idea of the diagnostic system. 図27は、診断システムにおける、足底接地判定用のGUI主画面の構成例を示した図である。FIG. 27 is a diagram illustrating a configuration example of a GUI main screen for determining the ground contact of the sole in the diagnostic system. 図28は、足底接地判定用GUIの主画面の機能を説明するための図である。FIG. 28 is a diagram for explaining the function of the main screen of the sole ground contact determination GUI. 図29は、評価詳細画面の構成例を示した図である。FIG. 29 is a diagram showing a configuration example of the evaluation details screen. 図30は、評価詳細画面の構成を説明するための図である。FIG. 30 is a diagram for explaining the configuration of the evaluation details screen. 図31は、特徴点一覧表示画面の構成例を示した図である。FIG. 31 is a diagram showing a configuration example of a feature point list display screen. 図32は、特徴点一覧表示画面の構成を説明するための図である。FIG. 32 is a diagram for explaining the configuration of the feature point list display screen. 図33は、着床グラフ画面の構成例を示した図である。FIG. 33 is a diagram illustrating a configuration example of the landing graph screen. 図34は、着床グラフ画面の構成を説明するための図である。FIG. 34 is a diagram for explaining the configuration of the landing graph screen. 図35は、診断システムの利用形態の一例を示した図である。FIG. 35 is a diagram illustrating an example of a usage pattern of the diagnostic system. 図36は、診断システムの利用形態についての他の例を示した図である。FIG. 36 is a diagram showing another example of the usage pattern of the diagnostic system. 図37は、診断合否設定ファイルの例を示した図である。FIG. 37 is a diagram showing an example of a diagnostic pass / fail setting file. 図38は、診断フローを概略的に示した図である。FIG. 38 is a diagram schematically showing a diagnosis flow. 図39は、診断システムにおける診断処理の内容を説明するための図である。FIG. 39 is a diagram for explaining the contents of the diagnostic processing in the diagnostic system. 図40は、診断システムによるロボット装置の診断処理全体の手順を示したフローチャートである。FIG. 40 is a flowchart showing a procedure of the entire diagnosis process of the robot apparatus by the diagnosis system. 図41は、歩数換算処理の手順を示したフローチャートである。FIG. 41 is a flowchart showing the steps of the step conversion process. 図42は、歩数換算処理の結果を示したグラフである。FIG. 42 is a graph showing the result of the step conversion process. 図43は、接地状態統計処理の手順を示したフローチャートである。FIG. 43 is a flowchart showing a procedure of the ground state statistical processing. 図44は、歩容期処理の手順を示したフローチャートである。FIG. 44 is a flowchart showing the procedure of gait period processing. 図45は、歩容期判断処理の結果を示した図である。FIG. 45 is a diagram showing the results of gait period determination processing. 図46は、診断処理の1つである歩容期進行を記録するための処理手順を示したフローチャートである。FIG. 46 is a flowchart showing a processing procedure for recording the gait progress, which is one of the diagnosis processes. 図47は、歩容期進行記録データの例を示した図である。FIG. 47 is a diagram showing an example of gait phase progression recording data. 図48は、特徴点データに基づいて行なわれる診断処理フローを概略的に示した図である。FIG. 48 is a diagram schematically showing a diagnostic processing flow performed based on the feature point data. 図49は、計画歩数に関する診断合否判定条件を示した図である。FIG. 49 is a diagram showing diagnosis pass / fail determination conditions regarding the planned number of steps. 図50は、右脚計画歩数に関する診断合否判定条件を示した図である。FIG. 50 is a diagram illustrating diagnosis pass / fail determination conditions regarding the planned number of steps for the right leg. 図51は、左脚計画歩数に関する診断合否判定条件を示した図である。FIG. 51 is a diagram showing diagnosis pass / fail determination conditions regarding the planned number of steps for the left leg. 図52は、両脚支持期回数に関する診断合否判定条件を示した図である。FIG. 52 is a diagram showing diagnosis pass / fail determination conditions regarding the number of times of both-leg support period. 図53は、右足底離床期回数に関する診断合否判定条件を示した図である。FIG. 53 is a diagram illustrating diagnosis pass / fail determination conditions regarding the number of times of right foot sole bed leaving. 図54は、左足底離床期回数に関する診断合否判定条件を示した図である。FIG. 54 is a diagram illustrating diagnosis pass / fail determination conditions regarding the number of times of leaving the left sole. 図55は、右足底着床期回数に関する診断合否判定条件を示した図である。FIG. 55 is a diagram illustrating diagnosis pass / fail determination conditions regarding the number of right foot landing periods. 図56は、左足底着床期回数に関する診断合否判定条件を示した図である。FIG. 56 is a diagram showing diagnosis pass / fail determination conditions regarding the number of times of landing on the left sole. 図57は、右足底内側離床回数に関する診断合否判定条件を示した図である。FIG. 57 is a diagram showing diagnosis pass / fail judgment conditions regarding the number of times of getting out of the right sole inside the floor. 図58は、左足底内側離床回数に関する診断合否判定条件を示した図である。FIG. 58 is a diagram illustrating diagnosis pass / fail determination conditions regarding the number of times of leaving the left sole inside the bed. 図59は、右足底離床時間平均に関する診断合否判定条件を示した図である。FIG. 59 is a diagram showing diagnosis pass / fail determination conditions regarding the average right foot floor getting-off time. 図60は、左足底離床時間平均に関する診断合否判定条件を示した図である。FIG. 60 is a diagram showing diagnosis pass / fail determination conditions regarding the average left foot sole leaving time. 図61は、右足底着床時間平均に関する診断合否判定条件を示した図である。FIG. 61 is a diagram illustrating diagnosis pass / fail determination conditions regarding the right foot sole landing time average. 図62は、左足底着床時間平均に関する診断合否判定条件を示した図である。FIG. 62 is a diagram showing diagnosis pass / fail determination conditions regarding the average left foot landing time. 図63は、右足底面非接地状態遷移最小時間平均に関する診断合否判定条件を示した図である。FIG. 63 is a diagram showing diagnosis pass / fail determination conditions regarding the minimum time average of the right foot bottom non-ground state transition. 図64は、左足底面非接地状態遷移最小時間平均に関する診断合否判定条件を示した図である。FIG. 64 is a diagram showing diagnosis pass / fail determination conditions regarding the minimum time average of the left foot bottom non-ground state transition. 図65は、右足底非面接地状態遷移最小時間平均に関する診断合否判定条件を示した図である。FIG. 65 is a diagram showing diagnosis pass / fail determination conditions regarding the minimum time average of right foot sole non-surface contact state transition. 図66は、左足底非面接地状態遷移最小時間平均に関する診断合否判定条件を示した図である。FIG. 66 is a diagram showing diagnosis pass / fail determination conditions regarding the minimum time average of left sole non-surface contact state transition. 図67は、右足底着床失敗回数に関する診断合否判定条件を示した図である。FIG. 67 is a diagram showing diagnosis pass / fail determination conditions regarding the number of times of right foot sole landing failure. 図68は、左足底着床失敗回数に関する診断合否判定条件を示した図である。FIG. 68 is a diagram illustrating diagnosis pass / fail determination conditions regarding the number of times of left sole landing failure. 図69は、右足底離床失敗回数に関する診断合否判定条件を示した図である。FIG. 69 is a diagram illustrating diagnosis pass / fail determination conditions regarding the number of times of failure to get off the right sole. 図70は、左足底離床失敗回数に関する診断合否判定条件を示した図である。FIG. 70 is a diagram illustrating diagnosis pass / fail determination conditions related to the number of times of left foot bottom bed failure. 図71は、右足底対角接地数に関する診断合否判定条件を示した図である。FIG. 71 is a diagram showing diagnosis pass / fail determination conditions related to the number of right foot diagonal contact points. 図72は、左足底対角接地数に関する診断合否判定条件を示した図である。FIG. 72 is a diagram showing diagnosis pass / fail determination conditions regarding the number of diagonal contact with the left sole. 図73は、右単脚支持期不安定度数に関する診断合否判定条件を示した図である。FIG. 73 is a diagram showing diagnosis pass / fail determination conditions regarding the right monopod support period instability frequency. 図74は、左単脚支持期不安定度数に関する診断合否判定条件を示した図である。FIG. 74 is a diagram showing diagnosis pass / fail determination conditions regarding the left monopod support period instability frequency. 図75は、右単脚支持期剥離度数に関する診断合否判定条件を示した図である。FIG. 75 is a diagram showing diagnosis pass / fail determination conditions regarding the right single leg support period peeling frequency. 図76は、左単脚支持期剥離度数に関する診断合否判定条件を示した図である。FIG. 76 is a diagram showing diagnosis pass / fail determination conditions regarding the left single leg support period peeling frequency. 図77は、診断歩行パターンのログファイル・フォーマット例を示した図である。FIG. 77 is a diagram showing a log file format example of a diagnostic walking pattern.

符号の説明Explanation of symbols

1…首関節ヨー軸
2A…第1の首関節ピッチ軸
2B…第2の首関節(頭)ピッチ軸
3…首関節ロール軸
4…肩関節ピッチ軸
5…肩関節ロール軸
6…上腕ヨー軸
7…肘関節ピッチ軸
8…手首関節ヨー軸
9…体幹ピッチ軸
10…体幹ロール軸
11…股関節ヨー軸
12…股関節ピッチ軸
13…股関節ロール軸
14…膝関節ピッチ軸
15…足首関節ピッチ軸
16…足首関節ロール軸
30…頭部ユニット,40…体幹部ユニット,41…腰部ユニット
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…足首ユニット
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
93,94…加速度センサ
95…姿勢センサ
96…加速度センサ
100…脚式移動ロボット
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Neck joint yaw axis 2A ... 1st neck joint pitch axis 2B ... 2nd neck joint (head) pitch axis 3 ... Neck joint roll axis 4 ... Shoulder joint pitch axis 5 ... Shoulder joint roll axis 6 ... Upper arm yaw axis 7 ... Elbow joint pitch axis 8 ... Wrist joint yaw axis 9 ... Trunk pitch axis 10 ... Trunk roll axis 11 ... Hip joint yaw axis 12 ... Hip joint pitch axis 13 ... Hip joint roll axis 14 ... Knee joint pitch axis 15 ... Ankle joint pitch Axis 16 ... Ankle joint roll axis 30 ... Head unit, 40 ... Trunk unit, 41 ... Lumbar unit 50 ... Arm unit, 51 ... Upper arm unit 52 ... Elbow joint unit, 53 ... Forearm unit 60 ... Leg unit, 61 ... thigh unit 62 ... knee joint unit, 63 ... ankle unit 80 ... control unit, 81 ... main control unit 82 ... peripheral circuit 91, 92 ... grounding confirmation sensor 93, 94 ... acceleration sensor 95: Posture sensor 96 ... Acceleration sensor 100 ... Legged mobile robot

Claims (17)

複数の可動部を備えたロボット装置の運動評価方法において、
前記ロボット装置は左右略対称に構成され、可動部を駆動する駆動部と、可動部の状態量を計測する計測部と、駆動部を計測された状態量を用いて適応的に制御し、又は非適応的に制御する駆動制御部を備え、
左右対称となる姿勢を形成するステップと、
前記左右対称となる姿勢を形成したときに、前記駆動制御部において非適応的制御を実行し、前記駆動部の評価を行なうステップと、
前記左右対称となる姿勢を形成したときに、前記駆動制御部において適応的及び非適応的制御を交互に実行し、それぞれの制御時における前記計測部による計測結果に基づいて前記計測部又は前記駆動制御部の評価を行なうステップと、
を具備することを特徴とするロボット装置の運動評価方法。
In a motion evaluation method for a robot apparatus having a plurality of movable parts,
The robot apparatus is configured substantially symmetrically, and controls the driving unit adaptively using the driving unit that drives the movable unit, the measuring unit that measures the state quantity of the moving unit, and the measured state quantity, or A drive control unit that performs non-adaptive control is provided,
Forming a symmetrical posture; and
Performing the non-adaptive control in the drive control unit when the symmetric posture is formed, and evaluating the drive unit;
When the symmetric posture is formed, adaptive and non-adaptive control is alternately executed in the drive control unit, and the measurement unit or the drive is based on the measurement result by the measurement unit at the time of each control. A step of evaluating the control unit;
A motion evaluation method for a robot apparatus, comprising:
複数の可動部を備えたロボット装置の運動評価方法において、
前記ロボット装置は左右略対称に構成され、可動部を駆動する駆動部と、可動部の状態量を計測する計測部と、駆動部を計測された状態量を用いて適応的に制御し、又は非適応的に制御する駆動制御部を備え、
左右非対称となる姿勢を形成するステップと、
前記左右非対称となる姿勢を形成したときに、前記駆動部の左右非対称性の評価を行なうステップと、
を具備することを特徴とするロボット装置の運動評価方法。
In a motion evaluation method for a robot apparatus having a plurality of movable parts,
The robot apparatus is configured substantially symmetrically, and controls the driving unit adaptively using the driving unit that drives the movable unit, the measuring unit that measures the state quantity of the moving unit, and the measured state quantity, or A drive control unit that performs non-adaptive control is provided,
Forming an asymmetric posture; and
Performing a left-right asymmetry evaluation of the drive unit when the left-right asymmetric posture is formed;
A motion evaluation method for a robot apparatus, comprising:
前記の左右非対称となる姿勢を形成するステップでは、左右逆となる姿勢を1組として交互に実行する、
ことを特徴とする請求項2に記載のロボット装置の運動評価方法。
In the step of forming the left-right asymmetric posture, the left-right reversed posture is alternately executed as a set,
The method for evaluating a motion of a robot apparatus according to claim 2.
前記の左右非対称性の評価を行なうステップは、
前記左右非対称となる姿勢を形成したときに、前記駆動制御部において非適応的制御を実行するとともに前記駆動部における位置ゲインを高く設定して、前記駆動部の左右非対称性の評価を行なう第1の評価ステップと、
前記左右非対称となる姿勢を形成したときに、前記駆動制御部において非適応的制御を実行するとともに前記駆動部における位置ゲインを低く設定して、前記駆動部における低域トルクの左右非対称性の評価を行なう第2のステップと、
前記左右非対称となる姿勢を形成したときに、前記駆動制御部において適応的制御を実行し、それぞれの制御時における前記計測部による計測結果に基づいて前記計測部又は前記駆動制御部における左右非対称性の評価を行なう第3のステップと、
を備えることを特徴とする請求項2に記載のロボット装置の運動評価方法。
The step of evaluating the left-right asymmetry is as follows.
When the left-right asymmetry posture is formed, first non-adaptive control is performed in the drive control unit and a position gain in the drive unit is set high, and the left-right asymmetry of the drive unit is evaluated. The evaluation steps of
When the left-right asymmetric posture is formed, non-adaptive control is executed in the drive control unit, and the position gain in the drive unit is set low, thereby evaluating the left-right asymmetry of the low-frequency torque in the drive unit A second step of performing
When the left-right asymmetric posture is formed, the drive control unit executes adaptive control, and based on the measurement results by the measurement unit at the time of each control, the left-right asymmetry in the measurement unit or the drive control unit A third step of evaluating
The motion evaluation method for a robot apparatus according to claim 2, further comprising:
前記ロボット装置は、少なくとも体幹と、体幹に接続された左右の脚を備え、
前記の左右非対称性の評価を行なうステップでは、左脚を上げたときと右脚を上げたときにそれぞれ生じる前記体幹のロール方向傾き量の差が所定値以内であるかどうかにより、ロール方向に関する前記ロボット装置の左右対称性を評価する、
ことを特徴とする請求項2に記載のロボット装置の運動評価方法。
The robot apparatus includes at least a trunk and left and right legs connected to the trunk,
In the step of evaluating the left-right asymmetry, the roll direction depends on whether the difference in the amount of tilt in the roll direction of the trunk that occurs when the left leg is raised and when the right leg is raised is within a predetermined value. Evaluating the symmetry of the robotic device with respect to
The method for evaluating a motion of a robot apparatus according to claim 2.
前記ロボット装置は、少なくとも体幹と、体幹に接続された左右の脚を備え、
前記の左右非対称性の評価を行なうステップでは、左脚を上げたときと右脚を上げたときに生じる前記体幹のピッチ方向傾き量の差が所定値以内であるかどうかにより、ピッチ方向に関する前記ロボット装置の左右対称性を評価する、
ことを特徴とする請求項2に記載のロボット装置の運動評価方法。
The robot apparatus includes at least a trunk and left and right legs connected to the trunk,
In the step of evaluating the left-right asymmetry, depending on whether or not the difference in the amount of tilt in the pitch direction of the trunk that occurs when the left leg is raised and the right leg is raised is within a predetermined value, the pitch direction is determined. Evaluating the symmetry of the robotic device;
The method for evaluating a motion of a robot apparatus according to claim 2.
前記ロボット装置は、少なくとも腰部と、腰部に接続された左右の脚を備え、
前記の左右非対称となる姿勢を形成するステップでは、腰部を前方に突き出す姿勢を実行し、
前記の左右非対称性の評価を行なうステップでは、腰部を前方に突き出す姿勢において、ヨー軸方向に関する前記ロボット装置の左右対称性を評価する、
ことを特徴とする請求項2に記載のロボット装置の運動評価方法。
The robot apparatus includes at least a waist and left and right legs connected to the waist.
In the step of forming the left-right asymmetric posture, a posture of protruding the waist portion forward is executed,
In the step of evaluating the left-right asymmetry, the left-right symmetry of the robot device with respect to the yaw axis direction is evaluated in a posture in which the waist is projected forward.
The method for evaluating a motion of a robot apparatus according to claim 2.
複数の可動部を備えたロボット装置の運動評価方法において、
前記ロボット装置は、可動部を駆動する駆動部と、可動部の状態量を計測する計測部と、駆動部を計測された状態量を用いて制御する駆動制御部を備え、少なくとも一部の可動部は路面に接地し、
可動部と路面との接地点で形成される支持多角形を算出するステップと、
前記支持多角形の面積又は前記支持多角形の面積の変化速度のうち少なくとも1つに基づいて前記ロボット装置の運動特性を評価するステップと、
を具備することを特徴とするロボット装置の運動評価方法。
In a motion evaluation method for a robot apparatus having a plurality of movable parts,
The robot apparatus includes a drive unit that drives a movable unit, a measurement unit that measures a state quantity of the movable part, and a drive control unit that controls the drive unit using the measured state quantity, and at least a part of the movable device is movable. The part touches the road surface,
Calculating a support polygon formed by a contact point between the movable part and the road surface;
Evaluating the motion characteristics of the robotic device based on at least one of the area of the support polygon or the rate of change of the area of the support polygon;
A motion evaluation method for a robot apparatus, comprising:
複数の可動部を備えたロボット装置の運動評価方法において、
前記ロボット装置は、可動部を駆動する駆動部と、可動部の状態量を計測する計測部と、可動部の状態量を計測する計測部と、駆動部を計測された状態量を用いて制御する駆動制御部を備え、
前記可動部に評価用の運動パターンを実行させるステップと、
前記評価用の運動パターン実行中における前記計測部における計測結果を記録するステップと、
前記記録された計測結果を解析し、前記ロボット装置の特徴を抽出するステップと、
を具備することを特徴とするロボット装置の運動評価方法。
In a motion evaluation method for a robot apparatus having a plurality of movable parts,
The robot apparatus is controlled using a drive unit that drives a movable part, a measurement unit that measures a state quantity of the movable part, a measurement part that measures a state quantity of the movable part, and a state quantity measured by the drive unit. A drive control unit,
Causing the movable part to execute a motion pattern for evaluation;
Recording a measurement result in the measurement unit during execution of the motion pattern for evaluation;
Analyzing the recorded measurement results and extracting features of the robot device;
A motion evaluation method for a robot apparatus, comprising:
前記の運動パターンを実行させるステップでは、特定の可動部のみの駆動からなる運動を繰り返し実行する、
ことを特徴とする請求項9に記載のロボット装置の運動評価方法。
In the step of executing the movement pattern, a movement consisting of driving only a specific movable part is repeatedly executed.
The motion evaluation method for a robotic device according to claim 9.
前記ロボット装置は前記の可動部として複数の脚を備え、
前記の運動パターンを実行させるステップでは、特定の脚による一歩の運動を繰り返し実行する、
ことを特徴とする請求項10に記載のロボット装置の運動評価方法。
The robot apparatus includes a plurality of legs as the movable part,
In the step of executing the exercise pattern, one step of exercise with a specific leg is repeatedly executed.
The method for evaluating a motion of a robot apparatus according to claim 10.
前記ロボット装置は前記の可動部として複数の脚を備え、
前記の運動パターンを実行させるステップでは、支持脚を固定した一歩の運動を繰り返し実行する、
ことを特徴とする請求項10に記載のロボット装置の運動評価方法。
The robot apparatus includes a plurality of legs as the movable part,
In the step of executing the exercise pattern, the one-step exercise with the support legs fixed is repeatedly executed.
The method for evaluating a motion of a robot apparatus according to claim 10.
前記ロボット装置は前記の可動部として複数の脚を備え、
前記の運動パターンを実行させるステップでは、脚を利用した旋回モーションを実行する、
ことを特徴とする請求項9に記載のロボット装置の運動評価方法。
The robot apparatus includes a plurality of legs as the movable part,
In the step of executing the movement pattern, a turning motion using legs is executed.
The motion evaluation method for a robotic device according to claim 9.
前記ロボット装置は前記の可動部として足部を持つ複数の脚を備え、
前記ロボット装置の特徴を抽出するステップでは、脚の足平全体が均等且つ同時に着床又は離床しているかを解析する、
ことを特徴とする請求項9に記載のロボット装置の運動評価方法。
The robot apparatus includes a plurality of legs having feet as the movable part,
In the step of extracting the characteristics of the robot apparatus, it is analyzed whether the entire foot of the leg is evenly and simultaneously landing or leaving the floor.
The motion evaluation method for a robotic device according to claim 9.
前記の記録された計測結果の解析と前記ロボット装置の特徴を抽出するステップでは、前記ロボット装置に指示した理想的な運動パターンと現実に実行された運動パターンとの差を解析し、前記ロボット装置の特徴を抽出する、
ことを特徴とする請求項9に記載のロボット装置の運動評価方法。
In the step of analyzing the recorded measurement result and extracting the characteristics of the robot device, the difference between an ideal motion pattern instructed to the robot device and a motion pattern actually executed is analyzed, and the robot device is analyzed. Extract the features of
The motion evaluation method for a robotic device according to claim 9.
前記の記録された計測結果の解析データ、又は解析により抽出された前記ロボット装置の特徴を表示出力するステップをさらに備える、
ことを特徴とする請求項9に記載のロボット装置の運動評価方法。
Further comprising the step of displaying and outputting the analysis data of the recorded measurement result or the characteristics of the robot apparatus extracted by the analysis.
The motion evaluation method for a robotic device according to claim 9.
前記の記録された計測結果の解析データ、又は解析により抽出された前記ロボット装置の特徴をファイル保存するステップをさらに備える、
ことを特徴とする請求項9に記載のロボット装置の運動評価方法。
The analysis data of the recorded measurement result, or further comprising the step of saving the characteristics of the robot apparatus extracted by analysis as a file,
The motion evaluation method for a robotic device according to claim 9.
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