JP2007160438A

JP2007160438A - 脚式移動ロボット

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Publication number: JP2007160438A
Application number: JP2005358166A
Authority: JP
Inventors: Yuichiro Kawaguchi; 裕一郎河口; Taro Yokoyama; 太郎横山; Tomoki Watabe; 智樹渡部; Nanki Asatani; 南己浅谷
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2005-12-12
Filing date: 2005-12-12
Publication date: 2007-06-28
Anticipated expiration: 2025-12-12
Also published as: JP4995458B2; US7826927B2; US20070135966A1

Abstract

【課題】各脚体の離床および着床を伴うという移動形態に鑑みてロボットの挙動を安定に維持しながら、物体との接触を回避しうる脚式移動ロボットを提供する。
【解決手段】目標経路においてロボット１と接触する可能性がある物体があるとき、当該目標経路に沿ったロボット１から接触予測位置までの距離Ｌに応じてロボット１が段階的に減速する。たとえば、当該距離Ｌが第１閾値Ｌ１未満である場合、移動速度が第１速度ｖ１に減速され、当該距離Ｌが第１閾値より低い第２閾値未満である場合、移動速度が第１速度から第２速度に減速されるようにロボット１の脚体１３等の動作が制御される。
【選択図】図１

Description

本発明は、脚式移動ロボットに関する。

従来、超音波センサや赤外線センサ等によって障害物を検知し、その障害物との接触を回避するために減速するなど、移動が制御される自律移動装置が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
特開２００２−２０２８１５号公報

しかし、脚式移動ロボットは、各脚体の離床および着床を繰り返しながら移動するので、各脚体の着床位置が連続的ではなく離散的であるという特有の移動形態を有する。このため、障害物との接触を回避するためにロボットが単に減速または停止するだけでは、ロボットの挙動が不安定なものとなる可能性がある。たとえば、脚体がまもなく着床するというタイミングで、その着床位置（またはロボットの歩幅）や着床タイミングが変更されると、基体によりバランスをとる必要が生じる等、ロボットの挙動が不安定なものとなるおそれがある。

そこで、本発明は、脚式移動ロボットに特有の前記移動形態に鑑みてロボットの挙動を安定に維持しながら、物体との接触を回避しうる脚式移動ロボットを提供することを解決課題とする。

前記課題を解決するための本発明の脚式移動ロボットは、基体から延設された複数の脚体のそれぞれの離床及び着床の繰り返しを伴って移動する脚式移動ロボットであって、ロボットの周囲にある物体の位置または存在領域を検知する検知手段と、該検知手段により測定された物体の位置または存在領域に基づき、ロボットがその目標経路において物体と接触する可能性のある接触予測位置の有無を判定する接触判定手段と、該接触判定手段によりロボットおよび物体の接触予測位置があると判定された場合、該目標経路に沿ったロボットから該接触予測位置までの距離を算定する距離算定手段と、該距離算定手段による算定距離が第１閾値未満である場合、移動速度が第１速度に減速され、当該算定距離が第ｉ閾値（ｉ＝１，２，‥）より低い第ｉ＋１閾値未満である場合、移動速度が第ｉ速度から第ｉ＋１速度に減速されるようにロボットの動作を制御する動作制御手段とを備えていることを特徴とする。

本発明の脚式移動ロボットによれば、ロボットからその目標経路に沿った接触予測位置（目標経路においてロボットが物体と接触する可能性がある位置）までの距離に応じてロボットの動作が制御される。すなわち、当該距離が「第１閾値」未満である場合、移動速度が「第１速度」に減速されるようにロボットの動作が制御される。また、当該距離が第ｉ閾値（ｉ＝１，２，‥）より低い「第ｉ＋１閾値」未満である場合、移動速度が第ｉ速度から「第ｉ＋１速度」に減速されようにロボットの動作が制御される。なお、ロボットと接触する可能性がある物体には、床に置かれた箱等の静止物のみならず、人間や他のロボット等の動く物も含まれる。

これにより、目標経路において接触する可能性がある物体があり、当該物体との接触予測位置までの距離が徐々に縮まっていくにつれ、ロボットが段階的に減速される。すなわち、ロボットは、当該距離が第１閾値以上である段階では減速することなく移動するが、当該距離が第１閾値未満となった段階でその速度を第１速度まで低下させる。その後、ロボットは、当該距離が第２閾値未満となった段階でその速度を第２速度まで低下させる。さらに、ロボットは、当該距離の短縮に応じて、その移動速度を段階的に低下させる。なお、第ｎ速度（ｎ＝３，４，‥）が「０」とされていてもよい。

このように、ロボットの移動速度を通常速度等から第１速度、第１速度から第２速度へと、離散的な減速開始タイミングごとに段階的に減速させることができる。したがって、前記のように各脚体の着床位置が連続的ではなく離散的であるという脚式移動ロボットの特有の移動形態に鑑みてロボットの挙動を安定に維持しながら、ロボットを減速させることができる。これにより、物体との接触回避のためのロボットの停止や経路変更等のその後の動作制御が円滑に実行されうる。

また、本発明の脚式移動ロボットは、前記動作制御手段が、ロボットの移動速度の第ｉ速度への減速開始時および終了時の一部または全部における前記脚体の着床位置を、前記検知手段により測定された物体の位置または存在領域に基づいて制御することを特徴とする。

本発明の脚式移動ロボットによれば、各脚体の着床位置が離散的であるという特有の移動形態を活かし、ロボットの第ｉ速度への減速開始時や終了時における各脚体の着床位置を、ロボットの挙動を安定に維持しながらロボットと物体との接触を回避する観点から適当なものとすることができる。たとえば、検知された物体の位置または存在領域に鑑みて、基体のヨー軸回りのひねりによって当該物体との接触可能性を低減させることができる場合、基体の当該ひねりによりロボットの挙動または姿勢が不安定になることを回避する観点から、複数の脚体の姿勢が適当なものとなるように当該減速終了時等における各脚体の着床位置が制御されうる。

さらに、本発明の脚式移動ロボットは、前記動作制御手段が、ロボットの歩幅および着床周期のうち一方または両方の変化率が許容範囲に収まるように、ロボットの動作を制御することを特徴とする。

本発明の脚式移動ロボットによれば、歩幅や着床周期の変化率が許容範囲下限値を下回る程度に過小となることで、物体との接触を回避する観点から減速が不十分となる事態が回避される。また、物体との接触を回避する観点から減速が十分であるものの、歩幅や着床周期の変化率が許容範囲の上限値を超える程度に過大となってロボットの挙動が不安定となったりする事態が回避される。

また、本発明の脚式移動ロボットは、前記動作制御手段が、ロボットが予定の歩幅および着床周期のうち一方または両方に基づいて、第ｉ閾値および第ｉ速度のうち一部または全部を設定することを特徴とする。

本発明の脚式移動ロボットによれば、予定の歩幅や、予定の着床周期に鑑みて無理な減速により、挙動の安定性が損なわれる事態が回避される。たとえば、予定の歩幅に応じて第ｉ速度が設定されることで、第ｉ速度への減速時に歩幅を過剰に短縮する必要が生じてロボットの挙動が不安定になるような事態が回避される。また、予定の着床周期に応じて第ｉ速度が設定されることで、第ｉ速度への減速時に着床周期を過剰に延長する必要が生じてロボットの挙動が不安定になるような事態が回避される。

さらに、本発明の脚式移動ロボットは、前記検知手段として複数種類の検知手段を備え、前記動作制御手段が、前記接触判定手段によってロボットおよび物体の接触予測位置があると判定された場合、該複数種類の検知手段のうち、当該物体の位置または存在領域を検知した検知手段の種類またはその組み合わせパターンに応じて、第ｉ閾値および第ｉ速度のうち一部または全部を設定することを特徴とする。

本発明の脚式移動ロボットによれば、複数種類の検知手段のそれぞれの検知特性等に鑑みて第ｉ閾値等が適当に設定される。

また、本発明の脚式移動ロボットは、前記検知手段の検知機能の異常有無を判定する異常判定手段を備え、前記動作制御手段が、該異常判定手段による該検知手段の検知機能に異常があると判定された場合、該異常判定手段により該検知手段の検知機能が正常であると判定された場合よりも、第ｉ閾値を大きく設定するか、第ｉ速度を低く設定するか、または第ｉ閾値を大きく設定し、かつ、第ｉ速度を低く設定することを特徴とする。

本発明の脚式移動ロボットによれば、検知手段の検知機能に異常が生じた場合、第ｉ閾値を大きくして減速を開始させるタイミングを早めたり、第ｉ速度を低くしてロボットを遅く移動させたりすることで、ロボットおよび物体の距離を、両者の接触回避の観点から十分に余裕がある距離とすることができる。したがって、当該異常が生じて物体の位置または存在領域等の検知機能が低下した場合であっても、ロボットは物体との接触を回避するように動作しうる。

さらに、本発明の脚式移動ロボットは、前記動作制御手段が、前記検知手段により位置が検知された物体の数、または、前記接触判定手段によりロボットとの前記接触予測位置があると判定された物体の数に応じて、第ｉ閾値および第ｉ速度のうち一部または全部を設定することを特徴とする。

本発明の脚式移動ロボットによれば、その周囲にある物体の多少により表されるロボットの環境に応じて、第ｉ閾値や第ｉ速度が適当に設定され、これによりロボットが当該環境に鑑みて物体との接触を回避するように動作しうる。

また、本発明の脚式移動ロボットは、前記検知手段が、物体の速度を検知し、前記動作制御手段が、該検知手段により検知された物体の速度に基づいて、第ｉ閾値および第ｉ速度のうち一部または全部を設定することを特徴とする。

本発明の脚式移動ロボットによれば、物体の速度に応じて第ｉ閾値や第ｉ速度が適当に設定され、これによりロボットが当該物体の速度に鑑みて物体との接触を回避するように動作しうる。たとえば、物体が動いているがその動きが予測できないような場合、第ｉ閾値を大きくして減速を開始させるタイミングを早めたり、第ｉ速度を低くしてロボットを遅く移動させたりすることで、ロボットは物体との接触回避の観点から十分な距離をとりながら、物体との接触を回避するように動作しうる。

本発明の脚式移動ロボットの実施形態について図面を用いて説明する。

図１〜図４は本発明の脚式移動ロボットの構成例示図であり、図５は脚式移動ロボットの機能例示図であり、図６〜図８は本発明の脚式移動ロボットの移動状態の例示図である。

まず、脚式移動ロボット（以下「ロボット」という。）の構成の一実施形態について図１〜図４を用いて説明する。

図１に示されているロボット１は、上体（基体）１０と、上体１０の上部に設けられた頭部１１と、上体１０の上部左右両側から延設された左右の腕体１２と、上体１０の下部から下方に延設された左右の脚体１３とを備えている。ロボット１は、再表０３／０９０９７８号公報や、再表０３／０９０９７９号公報等により開示されているように、アクチュエータ（図示略）から受ける力によって、人間の肩関節、肘関節、手根関節、股関節、膝関節、足関節等の複数の関節に相当する複数の関節部分において腕体１２や脚体１３を屈曲等させて動作する。ロボット１は、左右の脚体１３のそれぞれの離床および着床を伴う動きによって移動する。

また、ロボット１は、左右に並んで前方に向けられて頭部１１に内蔵されている一対のＣＣＤカメラ２１と、上体１０の前側の中央部および上体１０の後側の水平方向に並ぶ複数の箇所にそれぞれロボット１の外方に向けられて設けられた複数の超音波センサ２２と、上体１０の下部前側に左右に並んで下方に向けられて設けられた一対の赤外線カメラ２３と、一対の赤外線カメラ２３の中間に設けられた光照射装置２４とを備えている。

一対のＣＣＤカメラ２１は、それぞれロボット１の前方を撮影するものであり、図２（ａ）および図２（ｂ）に示されているようにその撮影範囲Ａは、水平方向および垂直方向のそれぞれに４０〜６０°程度に広がりながら、ロボット１の少し前方から数ｍ先まで広がっている。頭部１１がアクチュエータの動力によって上体１０に対して回動、傾動等することで、ＣＣＤカメラ２１の撮影範囲Ａも動く。

超音波センサ２２は、超音波照射装置（図示略）からロボット１の外方に照射される超音波が届く、図２（ａ）および図２（ｂ）に示されている範囲ＢおよびＢ１〜Ｂ５にある物体によって反射された超音波を検出するものである。ロボット１の前側に設けられた超音波センサ２２の超音波検出範囲Ｂは、水平方向についてロボット１の幅と同じ程度に広がり、鉛直方向について３０°程度に広がりながらロボット１の前方に前記範囲Ａよりも小さく広がっている。また、ロボット１の後側に設けられた５つの超音波センサ２２の超音波検出範囲Ｂ１〜Ｂ５は、前側の超音波センサ２２の当該範囲Ｂと同程度の広がりをもち、部分的に重複しながらロボット１の後方に放射状に広がっている。

一対の赤外線カメラ２３は、赤外線照射装置２４からロボット１の前側下方に照射された赤外線が届く、図２（ａ）および図２（ｂ）に示されている撮影範囲Ｃにある物体によって反射された赤外線を検出するものである。光照射装置２４は、図３に示されているようにスリット状の赤外レーザー光をロボット１の前側下方に放射状に照射する。

さらに、図４に示されているように、ロボット１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭを含む。）、ＲＡＭ等により構成されている制御ユニット１００を備えている。制御ユニット１００は、動作予定部１１０、第１検知部１２１、第２検知部１２２、第３検知部１２３、接触判定部１３０、距離算定部１４０および動作制御部１５０を備えている。

動作予定部１１０は、ロボット１の重心等の代表点が描く目標経路、各脚体１３の目標着床位置および目標着床周期等により特定されるロボット１の動作を予定する。

第１検知部１２１は、一対のＣＣＤカメラ２１により撮像された画像に基づき、ロボット１の前方にある物体の形状、サイズおよび位置を検知する。物体の形状は、たとえばＣＣＤカメラ２１により撮像された画像における物体の輪郭における輝度変化に基づき検知（測定または推定）される。物体のサイズは、当該撮像画像における物体の面積（画素数）や、高さ位置等に基づいて検知される。物体の位置または存在領域は、当該撮像画像における物体の高さ位置や、ＣＣＤカメラ２１の視差等に基づいて検知される。

第２検知部１２２は、複数の超音波センサ２２により検出される超音波に基づき、ロボット１の周囲にある物体の位置または存在領域を検知する。物体の位置または存在領域は、超音波が発信されてから超音波センサ２２により検出されるまでの時間に基づいて検知（測定または推定）される。

第３検知部１２３は、一対の赤外線カメラ２３により撮像された赤外線画像に基づき、ロボット１の前方にある物体の形状、サイズおよび位置を検知する。具体的には、検索範囲Ｃに照射されたスリット状のレーザー光に応じて撮像される輝線に基づき、いわゆる「光切断法」にしたがって物体の３次元形状、サイズおよび位置を検知する。

接触判定部１３０は、第１検知部１２１、第２検知部１２２および第３検知部１２３のそれぞれによって検知された物体の位置または存在領域に基づいて「接触予測位置」の有無を判定する。「接触予測位置」は、ロボット１がその目標経路において物体と接触する可能性のある位置である。

距離算定部１４０は、接触判定部１３０によりロボット１および物体の接触予測位置があると判定された場合、当該目標経路に沿ったロボット１から接触予測位置までの距離を算定する。

動作制御部１５０は、距離算定部１４０による算定距離が第１閾値未満である場合、移動速度が第１速度に減速され、当該算定距離が第１閾値より低い第２閾値未満である場合、移動速度が第１速度から第２速度に減速され、当該算定距離が第２閾値より低い第３閾値未満である場合、移動速度が第２速度から０（第３速度）に減速されるようにロボット１の動作を制御する。

前記構成のロボット１の機能について図５〜図８を用いて説明する。

まず、動作予定部１１０がロボット１の予定動作を設定する（図５／Ｓ１１０）。これにより、たとえば図６に示されているような目標経路ＴＲ、右脚体が着床する次回着床位置、左脚体が着床する次々回着床位置等が設定される。なお、目標経路ＴＲは、図６に示されているように水平方向（前後方向および左右方向）についてのみ設定されてもよく、水平方向および鉛直方向（上下方向）について設定されてもよい。

続いて、第１検知処理部１２１が、一対のＣＣＤカメラ２１による撮像情報に基づいて、ロボット１の周囲の物体の位置等を検知する「第１検知処理」を実行する（図５／Ｓ１２１）。また、第２検知処理部１２２が、各超音波センサ２２による超音波検出情報に基づいて、ロボット１の周囲の物体の位置等を検知する「第２検知処理」を実行する（図５／Ｓ１２２）。さらに、第３検知処理部１２３が、一対の赤外線カメラ２３による赤外線撮像情報に基づいて、ロボット１の周囲の物体の位置等を検知する「第３検知処理」を実行する（図５／Ｓ１２３）。

たとえば図６に示されているように、ロボット１の左斜め前方に物体ｘがある場合、第１検知処理によって物体ｘの位置等が検知されうる。しかし、物体ｘは、図２（ａ）に示されている超音波センサ２２の超音波検出範囲Ｂおよび赤外線カメラ２３の赤外線検出範囲Ｃ探索から外れているため、第２および第３検知処理によっては物体ｘの位置等は検知されない。

次に、接触判定部１３０が、ロボット１が、動作予定部１１０により設定された目標経路において、第１ないし第３検知処理によって位置等が検知された物体と接触すると予測される位置（接触予測位置）の有無を判定する（図５／Ｓ１３０）。たとえば、図６に示されているように目標経路ＴＲに、物体ｘがかかっている場合、ロボット１および当該物体ｘとの接触予測位置Ｐがあると判定されることになる。

接触判定部１３０により接触予測位置がない（接触する可能性がある物体がロボット１の周囲にない）と判定された場合（図５／Ｓ１３０‥ＮＯ）、動作制御部１５０が、ロボット１の移動速度ｖを維持したまま、その脚体１４等の動作を制御する（図５／Ｓ１５０）。

一方、接触判定部１３０により接触予測位置がある（接触する可能性がある物体がロボット１の周囲にある）と判定された場合（図５／Ｓ１３０‥ＹＥＳ）、距離算定部１４０が、ロボット１の（重心等の代表点の）現在位置から当該接触予測位置までの距離Ｌを算定する（図５／Ｓ１４０）。

そして、当該距離Ｌが第１閾値Ｌ１以上である場合（図５／Ｓ１５ａ‥ＹＥＳ）、動作制御部１５０は、ロボット１の移動速度ｖを維持したまま、その脚体１４等の動作を制御する（図５／Ｓ１５０）。

また、当該距離Ｌが第１閾値Ｌ１未満かつ第２閾値Ｌ２以上である場合（図５／Ｓ１５ａ‥ＮＯ，Ｓ１５ｂ‥ＹＥＳ）、動作制御部１５０は、ロボット１の移動速度ｖがｖ１に減速されるように、その脚体１４等の動作を制御する（図５／Ｓ１５１）。さらに、当該距離Ｌが第２閾値Ｌ２未満かつ第３閾値Ｌ３以上である場合（図５／Ｓ１５ｂ‥ＮＯ，Ｓ１５ｃ‥ＹＥＳ）、動作制御部１５０は、ロボット１の移動速度ｖがｖ１からｖ２に減速されるように、その脚体１４等の動作を制御する（図５／Ｓ１５２）。また、当該距離Ｌが第３閾値Ｌ３未満である場合（図５／Ｓ１５ｃ‥ＮＯ）、動作制御部１５０は、ロボット１の移動速度ｖがｖ２から０に減速されるように、その脚体１４等の動作を制御する（図５／Ｓ１５３）。ロボット１の減速に当たり、次回以降の着床位置が手前に変更されて歩幅が小さくされたり、次回以降の着床周期が延長されたり、または次回以降の歩幅が小さくされ、かつ、着床周期が延長されたりするように脚体１３の動作が制御される。

第１閾値Ｌ１、第２閾値Ｌ２および第３閾値Ｌ３は、動作制御部１５０によって、動作予定により特定される、図６に示されているような今回支持脚位置から次々回着床位置までの距離Ｌｌａｎｄに基づき、次式（１ａ）〜（１ｃ）にしたがって設定され、メモリに格納されている。

Ｌ１＝Ｌａ＋Ｌｌａｎｄ ‥（１ａ）
Ｌ２＝Ｌｂ＋Ｌｌａｎｄ ‥（１ｂ）
Ｌ３＝Ｌｃ＋Ｌｌａｎｄ ‥（１ｃ）

前記機能を発揮するロボット１によれば、図６に示されているように目標経路ＴＲにおいて接触する可能性がある物体ｘがあり、当該物体ｘとの接触予測位置Ｐまでの距離Ｌが徐々に縮まっていくにつれ、ロボット１が段階的に減速される。たとえば、図６〜図８に示されているように当該距離Ｌが徐々に縮まっていくにつれ、ロボット１の移動速度が第１速度、第２速度、０（＝第３速度）と段階的に減速されるようにロボット１の動作が制御される。

したがって、図６に示されているように各脚体１４の着床位置が連続的ではなく離散的であるという特有の移動形態に鑑みてロボット１の挙動を安定に維持しながら、ロボット１を減速させることができる。これにより、物体ｘとの接触回避のためのロボット１の停止や経路変更等のその後の動作制御が円滑に実行されうる。

なお、動作制御部１５０が、ロボット１の移動速度の第１速度、第２速度および０への減速開始時および終了時の一部または全部における脚体１３の着床位置を、第１検知部１２１、第２検知部１２２または第３検知部１２３により測定された物体の位置（または存在領域）に基づいて制御してもよい。

当該構成のロボット１によれば、各脚体１３の着床位置が離散的であるという特有の移動形態を活かし、ロボット１の第１速度への減速開始時や終了時、停止時等における各脚体の着床位置を、ロボット１の挙動を安定に維持しながらロボット１と物体との接触を回避する観点から適当なものとすることができる。たとえば、検知された物体ｘの位置に鑑みて、左肩が右肩よりも前になるような上体１０のヨー軸回りのひねりによって当該物体ｘとの接触可能性を低減させることができる場合、上体１１の当該ひねりによりロボット１の挙動または姿勢が不安定になることを回避する観点から、右脚体１３が左脚体１３よりも前になるように減速開始時や停止時等における各脚体１３の着床位置が制御されうる。

さらに、動作制御部１５０が、ロボット１の歩幅および着床周期のうち一方または両方の変化率が許容範囲に収まるように、ロボット１の動作を制御してもよい。

当該構成のロボット１によれば、歩幅や着床周期の変化率が許容範囲下限値を下回る程度に過小となることで、物体との接触を回避する観点から減速が不十分となる事態が回避される。また、物体との接触を回避する観点から減速が十分であるものの、歩幅や着床周期の変化率が許容範囲の上限値を超える程度に過大となってロボット１の挙動が不安定となったりする事態が回避される。

また、動作制御部１５０が、ロボット１が予定の歩幅および着床周期のうち一方または両方に基づいて、第１閾値Ｌ１、第２閾値Ｌ２、第３閾値Ｌ３、第１速度ｖ１および第２速度ｖ２のうち一部または全部を設定してもよい。

当該構成のロボット１によれば、予定の歩幅や、予定の着床周期に鑑みて無理な減速により、挙動の安定性が損なわれる事態が回避される。たとえば、予定の歩幅に応じて第１速度等が設定されることで、第１速度等への減速時に歩幅を過剰に短縮する必要が生じてロボット１の挙動が不安定になるような事態が回避される。また、予定の着床周期に応じて第１速度ｖ１や第２速度ｖ２が設定されることで、第１速度ｖ１や第２速度ｖ２への減速時に着床周期を過剰に延長する必要が生じてロボット１の挙動が不安定になるような事態が回避される。

さらに、動作制御部１５０が、接触判定部１３０によってロボット１および物体の接触予測位置があると判定された場合、第１検知部１２１、第２検知部１２２および第３検知部１２３のうち、当該物体の位置または存在領域を検知したものの種類またはその組み合わせパターンに応じて、第１閾値Ｌ１、第２閾値Ｌ２、第３閾値Ｌ３、第１速度ｖ１および第２速度ｖ２のうち一部または全部を設定してもよい。

当該構成のロボット１によれば、複数種類の検知部１２１〜１２３、ひいてはＣＣＤカメラ２１、超音波センサ２２および赤外線カメラ２３のそれぞれの検知特性等に鑑みて第１閾値Ｌ１等が適当に設定される。

また、制御ユニット１００が、赤外線カメラ２３等の検知機能の異常有無を判定する異常判定部を備え、動作制御部１５０が、異常判定部により赤外線カメラ２３等による検知機能に異常があると判定された場合、異常判定部により当該機能が正常であると判定された場合よりも、第ｉ閾値Ｌｉのうち一部または全部を大きく設定するか、第１速度ｖ１および第２速度ｖ２のうち一方または両方を低く設定するか、または第ｉ閾値Ｌｉのうち一部または全部を大きく設定し、かつ、第１速度ｖ１および第２速度ｖ２のうち一方または両方を低く設定してもよい。

当該構成のロボット１によれば、物体の位置等の検知機能に異常が生じた場合、第１閾値Ｌ１や第２閾値Ｌ２を大きくして減速を開始させるタイミングを早めたり、第１速度や第２速度を低くしてロボット１を遅く移動させたりすることで、ロボット１および物体の距離を、両者の接触回避の観点から十分に余裕がある距離とすることができる。したがって、当該異常が生じて物体の位置等の検知機能が低下した場合であっても、ロボット１は物体との接触を回避するように動作しうる。

さらに、動作制御部１５０が、第１検知部１２１、第２検知部１２２および第３検知部１２３のうち一部または全部により位置が検知された物体の数、または、接触判定部１３０によりロボット１との接触予測位置があると判定された物体の数に応じて、第１閾値Ｌ１、第２閾値Ｌ２、第３閾値Ｌ３、第１速度ｖ１および第２速度ｖ２のうち一部または全部を設定してもよい。

当該構成のロボット１によれば、その周囲にある物体の多少により表されるロボットの環境に応じて、第１閾値Ｌ１、第２閾値Ｌ２、第３閾値Ｌ３、第１速度ｖ１および第２速度ｖ２のうち一部または全部が適当に設定され、これによりロボット１が当該環境に鑑みて物体との接触を回避するように動作しうる。

また、第１検知部１２１、第２検知部１２２および第３検知部１２３のうち一部または全部が物体の速度（位置の時間微分より求められる）を検知し、動作制御部１５０が、物体の当該検知速度に基づいて、第１閾値Ｌ１、第２閾値Ｌ２、第３閾値Ｌ３、第１速度ｖ１および第２速度ｖ２のうち一部または全部を設定してもよい。

当該構成のロボット１によれば、物体の速度に応じて第１閾値Ｌ１、第２閾値Ｌ２、第３閾値Ｌ３、第１速度ｖ１および第２速度ｖ２のうち一部または全部が適当に設定され、これによりロボット１が当該物体の速度に鑑みて物体との接触を回避するように動作しうる。たとえば、物体が動いているがその動きが予測できないような場合、第１閾値Ｌ１等を大きくして減速を開始させるタイミングを早めたり、第１速度を低くしてロボット１を遅く移動させたりすることで、ロボット１は物体との接触回避の観点から十分な距離をとりながら、物体との接触を回避するように動作しうる。

本発明の脚式移動ロボットの構成例示図本発明の脚式移動ロボットの構成例示図本発明の脚式移動ロボットの構成例示図本発明の脚式移動ロボットの構成例示図本発明の脚式移動ロボットの機能例示図本発明の脚式移動ロボットの移動状態の例示図（その１）本発明の脚式移動ロボットの移動状態の例示図（その２）本発明の脚式移動ロボットの移動状態の例示図（その３）

符号の説明

１‥脚式移動ロボット、１０‥上体（基体）、１１‥頭部、１２‥腕体、１３‥脚体、２１‥ＣＣＤカメラ、２２‥超音波センサ、２３‥赤外線カメラ、２４‥光照射装置、１００‥制御ユニット、１１０‥動作予定部、１２１‥第１検知部、１２２‥第２検知部、１２３‥第３検知部、１３０‥接触判定部、１４０‥距離算定部、１５０‥動作制御部

Claims

基体から延設された複数の脚体のそれぞれの離床及び着床の繰り返しを伴って移動する脚式移動ロボットであって、
ロボットの周囲にある物体の位置または存在領域を検知する検知手段と、該検知手段により測定された物体の位置または存在領域に基づき、ロボットがその目標経路において物体と接触する可能性のある接触予測位置の有無を判定する接触判定手段と、
該接触判定手段によりロボットおよび物体の接触予測位置があると判定された場合、該目標経路に沿ったロボットから該接触予測位置までの距離を算定する距離算定手段と、
該距離算定手段による算定距離が第１閾値未満である場合、移動速度が第１速度に減速され、当該算定距離が第ｉ閾値（ｉ＝１，２，‥）より低い第ｉ＋１閾値未満である場合、移動速度が第ｉ速度から第ｉ＋１速度に減速されるようにロボットの動作を制御する動作制御手段とを備えていることを特徴とする脚式移動ロボット。
前記動作制御手段が、ロボットの移動速度の第ｉ速度への減速開始時および終了時の一部または全部における前記脚体の着床位置を、前記検知手段により測定された物体の位置または存在領域に基づいて制御することを特徴とする請求項１記載の脚式移動ロボット。
前記動作制御手段が、ロボットが予定の歩幅および着床周期のうち一方または両方の変化率が許容範囲に収まるように、ロボットの動作を制御することを特徴とする請求項１記載の脚式移動ロボット。
前記動作制御手段が、ロボットの歩幅および着床周期のうち一方または両方に基づいて、第ｉ閾値および第ｉ速度のうち一部または全部を設定することを特徴とする請求項１記載の脚式移動ロボット。
前記検知手段として複数種類の検知手段を備え、
前記動作制御手段が、前記接触判定手段によってロボットおよび物体の接触予測位置があると判定された場合、該複数種類の検知手段のうち、当該物体の位置または存在領域を検知した検知手段の種類またはその組み合わせパターンに応じて、第ｉ閾値および第ｉ速度のうち一部または全部を設定することを特徴とする請求項１記載の脚式移動ロボット。
前記検知手段の検知機能の異常有無を判定する異常判定手段を備え、
前記動作制御手段が、該異常判定手段による該検知手段の検知機能に異常があると判定された場合、該異常判定手段により該検知手段の検知機能が正常であると判定された場合よりも、第ｉ閾値を大きく設定するか、第ｉ速度を低く設定するか、または第ｉ閾値を大きく設定し、かつ、第ｉ速度を低く設定することを特徴とする請求項１記載の脚式移動ロボット。
前記動作制御手段が、前記検知手段により位置が検知された物体の数、または、前記接触判定手段によりロボットとの前記接触予測位置があると判定された物体の数に応じて、第ｉ閾値および第ｉ速度のうち一部または全部を設定することを特徴とする請求項１記載の脚式移動ロボット。
前記検知手段が、物体の速度をさらに検知し、
前記動作制御手段が、該検知手段により検知された物体の速度に基づいて、第ｉ閾値および第ｉ速度のうち一部または全部を設定することを特徴とする請求項１記載の脚式移動ロボット。