JP2006068875A - 脚式移動ロボットの脚体関節アシスト装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】アシスト装置12は、気室16,17に通じる気体流通路22の電磁開閉弁23を閉弁した状態で気体の圧縮または膨張によって、脚体3の膝関節(特定関節)8での屈伸運動に伴い補助駆動力を発生して、膝関節8に作用させる。電磁開閉弁23の開弁状態では、補助駆動力は発生しない。電磁開閉弁23は、自己保持機能を有する電磁開閉弁で構成され、電磁開閉弁23を閉弁状態とする所定期間で、気室16,17間の圧力差が弁体の閉弁方向に作用するように気体流通路22に介装される。
【選択図】図1
Description
前記所定期間は、前記気室と外部との圧力差が該所定期間の開始時から増加した後、その開始時の圧力差にほぼ等しい圧力差まで減少するように前記一対のリンク部材の相対的変位運動に連動して前記気室の体積が変化する期間であり、
前記電磁開閉弁は、前記所定期間において前記圧力差が該電磁開閉弁の弁体にその閉弁方向に作用するように前記気体流通路に介装されていると共に、前記圧力差が所定値以下に減少したときに該電磁開閉弁の弁体を閉弁状態から開弁状態に作動させるべく該弁体を開弁方向に付勢する付勢手段を備え、さらに該弁体の開弁状態で該電磁開閉弁のソレノイドに通電することにより該弁体が前記付勢手段の付勢力に抗して開弁状態から閉弁状態に作動するように構成されており、
前記所定期間のうち、その開始時から前記圧力差が前記付勢手段の付勢力に抗して前記弁体を閉弁状態に保持し得る圧力差に増加するまでの期間だけ、前記電磁開閉弁のソレノイドに通電するようにしたことを特徴とする。
基本トルク指令=Kp・Δθ+Kv・(dΔθ/dt)+Tff ……(1)
尚、式(1)の演算に用いる基準トルクTffは、目標上体位置姿勢、目標足平位置姿勢、脚体3に対する目標床反力や、各関節7,8,9の目標回転角加速度等から、ロボット1のモデルに基づく逆動力学演算処理によって求められる。また、式(1)中のKp、Kvは、あらかじめ定められたゲイン係数であり、dΔθ/dtは、偏差Δθの時間微分値である。
次に、本発明の第2実施形態を図9を参照して説明する。この第2実施形態は、前記第1および第2発明の実施形態である。本実施形態は、第1実施形態のものと電磁開閉弁の一部の構成のみが相違するものである。従って、本実施形態の説明では、第1実施形態と同一構成部分については第1実施形態と同一の参照符号を用い詳細な説明を省略する。
次に、本発明の第3実施形態を図10〜図12を参照して説明する。この第3実施形態は、前記第4発明の実施形態である。本実施形態は、第1実施形態のものと電磁開閉弁の一部の構成と、制御ユニットによる電磁開閉弁の通電制御処理のみが相違するものである。従って、本実施形態の説明では、第1実施形態と同一構成部分については、第1実施形態と同一の参照符号を用い詳細な説明を省略する。
Claims (4)
- 上体から複数のリンク部材を複数の関節を介して連接してなる脚体を複数備えた脚式移動ロボットにおいて、各脚体の複数の関節のうちの少なくとも1つの関節を特定関節とし、該特定関節により連結された一対のリンク部材間の相対的変位運動に連動して体積が変化するように設けられた気室と、該気室とその外部との間の気体の流通を行なうべく該気室に連通して設けられた気体流通路と、該気体流通路に開閉自在に設けられた電磁開閉弁とを備え、前記ロボットの移動時の所定期間において該電磁開閉弁を閉弁させることにより前記気室を密封して、その密封状態の気室の体積変化に伴う該気室内の気体の圧縮または膨張により該気体が発生する弾性力を前記特定関節に対する補助駆動力とし、該補助駆動力を前記特定関節を駆動する関節アクチュエータの駆動力と併せて該特定関節に作用させると共に、前記所定期間以外の期間では前記電磁開閉弁を開弁させて前記気室を非密封状態にすることにより、該気室の体積変化に伴い該気室内の気体が発生する弾性力の最大値が少なくとも前記所定期間よりも小さくなるようにした脚体関節アシスト装置であって、
前記電磁開閉弁は、そのソレノイドへの一時的な通電によって該電磁開閉弁の弁体の開閉状態が切り替り、且つ、その切り替り後の弁体の開閉状態をソレノイドへの通電停止状態で保持する自己保持機能を持つ電磁弁により構成されていることを特徴とする脚式移動ロボットの脚体関節アシスト装置。 - 前記所定期間は、前記気室と外部との間の圧力差が該所定期間の開始時から増加した後、その開始時の圧力差にほぼ等しい圧力差まで減少するように前記一対のリンク部材の相対的変位運動に連動して前記気室の体積が変化する期間であり、
前記電磁開閉弁は、前記所定期間において前記圧力差が該電磁開閉弁の弁体にその閉弁方向に作用するように前記気体流通路に介装されていることを特徴とする請求項1記載の脚式移動ロボットの脚体関節アシスト装置。 - 前記電磁開閉弁を閉弁状態に保持する自己保持機能は、前記所定期間で該電磁開閉弁の弁体に作用する前記圧力差によって実現されていることを特徴とする請求項2記載の脚式移動ロボットの脚体関節アシスト装置。
- 上体から複数のリンク部材を複数の関節を介して連接してなる脚体を複数備えた脚式移動ロボットにおいて、各脚体の複数の関節のうちの少なくとも1つの関節を特定関節とし、該特定関節により連結された一対のリンク部材間の相対的変位運動に連動して体積が変化するように設けられた気室と、該気室とその外部との間の気体の流通を行なうべく該気室に連通して設けられた気体流通路と、該気体流通路に開閉自在に設けられた電磁開閉弁とを備え、前記ロボットの移動時の所定期間において該電磁開閉弁を閉弁させることにより前記気室を密封して、その密封状態の気室の体積変化に伴う該気室内の気体の圧縮または膨張により該気体が発生する弾性力を前記特定関節に対する補助駆動力とし、該補助駆動力を前記特定関節を駆動する関節アクチュエータの駆動力と併せて該特定関節に作用させると共に、前記所定期間以外の期間では前記電磁開閉弁を開弁させて前記気室を非密封状態にすることにより、該気室の体積変化に伴い該気室内の気体が発生する弾性力の最大値が少なくとも前記所定期間よりも小さくなるようにした脚体関節アシスト装置であって、
前記所定期間は、前記気室と外部との圧力差が該所定期間の開始時から増加した後、その開始時の圧力差にほぼ等しい圧力差まで減少するように前記一対のリンク部材の相対的変位運動に連動して前記気室の体積が変化する期間であり、
前記電磁開閉弁は、前記所定期間において前記圧力差が該電磁開閉弁の弁体にその閉弁方向に作用するように前記気体流通路に介装されていると共に、前記圧力差が所定値以下に減少したときに該電磁開閉弁の弁体を閉弁状態から開弁状態に作動させるべく該弁体を開弁方向に付勢する付勢手段を備え、さらに該弁体の開弁状態で該電磁開閉弁のソレノイドに通電することにより該弁体が前記付勢手段の付勢力に抗して開弁状態から閉弁状態に作動するように構成されており、
前記所定期間のうち、その開始時から前記圧力差が前記付勢手段の付勢力に抗して前記弁体を閉弁状態に保持し得る圧力差に増加するまでの期間だけ、前記電磁開閉弁のソレノイドに通電するようにしたことを特徴とする脚式移動ロボットの脚体関節アシスト装置。
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