JP2011070645A - 移動体装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ZMP検出手段22が、接地面(走行面)に沿って移動するロボットのZMPの位置を検出し、操作意図推定手段44が、ZMP検出手段22により検出される、操作者からロボットに対して加えられた力により移動したZMPの位置に基づいて、操作意図を推定し、移動手段42が、操作意図推定手段44により推定された操作意図に基づいてロボットを移動させる。
【選択図】図3
Description
以下、移動体装置の第1の実施形態について、図1〜図13に基づいて詳細に説明する。図1には、移動体としてのロボット100が概略的に示されている。なお、本実施形態の移動体装置は、図1に示すロボット100と、ロボット100内に格納され、ロボット100の移動を制御する制御系(図3参照)と、を備えている。なお、図3の制御系の一部が、ロボット100の外部に配置されていてもよい。
まず、ロボット100がスロープ上に位置している場合の処理について説明する。図10には、角度θのスロープ上にロボット100が位置している状態が示されている。この図10に示すように、ロボット100がスロープ上に位置していることに起因して、ZMPの位置が、平坦な接地面に位置していた場合におけるZMPの位置(符合ZMPで示している)から、図10のZMP’の位置まで変位することになる。
Pθx=−htanθ=(−gsinθ/gcosθ)・h …(1)
Pθx={−Ax/(g×1)}・h=−Ax・h/g …(2)
次に、ロボット100がスロープ上を加速度axにて加速しつつ、移動している場合の処理について、図11に基づいて説明する。ここで、ロボット100が図11の紙面右側に加速した場合、当該加速方向とは逆方向の力(慣性力)がロボット100に働く。この場合、ZMPの変位方向が加速度axとは逆向きになることから、図11に示すように、スロープの傾斜に起因するZMPの変位(Pθx)の方向と、慣性力によるZMPの変位(Pax)の方向とが一致する。
Pax+Pθx=(−ax・h/gcosθ)−htanθ
=−(ax+gsinθ)・h/gcosθ …(3)
Pax+Pθx=−(Ax)・h/(g×1)=−Ax・h/g …(4)
δ=−h・A/g …(5)
次に、図12(a)に基づいて、車輪制御手段40が、ロボット100の移動を禁止する場合について、説明する。
ロボットが荷物を搬送するロボットである場合には、上述した(iii)のように、単に荷重が所定の閾値を超えた場合にロボット100の移動を禁止するのでは、ロボットの搬送機能が発揮されないおそれがある。すなわち、ロボット100に掛かっている荷重が、図12(b)に示す荷物BGによるものであるのか、人が肘をついていることに起因するものなのかを判別しなければ、ロボット100を意図どおりに移動させることができなくなるおそれがある。
次に、ロボット100において、走行車輪12a,12bに空転が生じた場合の処理について説明する。ロボット100に対する外力(操作力)の加わり方によっては、ロボット100の姿勢が変化し、車輪が空転する可能性がある。このような場合の対処法として、車輪制御手段40は、車輪駆動手段24a,24bに供給されている電流値を電流検知手段46を用いて検知し、当該検知結果に基づいて、ロボット100の制御を行う。具体的には、電流値が車輪の回転速度に応じて定められる閾値以下である場合には、車輪制御手段40は、車輪が空転していると判断する。そして、当該判断がなされたときには、車輪制御手段40は、図9のフローチャートよりも優先的に、車輪の回転速度を低下させ、あるいは回転を停止する制御を実行する。このようにすることで、車輪が空転した場合にも、適切なロボット100の移動制御を行うことができる。
次に、移動体装置の第2の実施形態について、図16、図17に基づいて説明する。
P(Bi|Aj)=p(Aj|Bi)・p(Bi)/p(Aj) …(6)
次に、移動体装置の第3の実施形態について、図18〜図23に基づいて説明する。
次に、移動体装置の第4の実施形態について、図24〜図27に基づいて説明する。なお、本第4の実施形態のロボット100’は、上述した第3の実施形態と同様の構成を有している。
Ω=C×T …(7)
ω=Ω×α …(8)
14a,14b 回転検知手段
18a,18b 加速度検知手段
22 ZMP検出手段
42 移動手段
44 操作意図推定手段
46 電流検知手段
52 非操作力検出手段
54 確率保持手段
100 ロボット(移動体)
102 回転部材(リング状部材)
Claims (12)
- 接地面に沿って移動する移動体と、
前記移動体の重力と慣性力の合力が接地面と交わる点であるZMPの位置を検出するZMP検出手段と、
操作者から前記移動体に対して力が加えられたときの前記ZMPの位置に基づいて、前記操作者の前記移動体に対する操作意図を推定する操作意図推定手段と、
前記操作意図推定手段により推定された操作意図に基づいて、前記移動体を移動させる移動手段と、を備える移動体装置。 - 前記操作意図推定手段は、前記ZMPの位置が、予め設定した複数の分割領域のいずれの領域内に存在しているかに基づいて、前記操作意図を推定することを特徴とする請求項1に記載の移動体装置。
- 前記複数の分割領域それぞれは、隣接する分割領域と重複する重複部分を有しており、
前記ZMPの位置が、前記重複部分にあるときには、前記操作意図推定手段は、直前に推定された操作意図が維持されていると推定することを特徴とする請求項2に記載の移動体装置。 - 前記移動体は、車輪の回転により接地面に沿って移動し、
前記車輪の回転を検知する回転検知手段と、
前記移動体の加速度を検知する加速度検知手段と、を更に備え、
前記ZMP検出手段は、前記回転検知手段の検知結果と前記加速度検知手段の検知結果とに基づいて算出される、前記移動体が位置している接地面の傾斜に起因するZMPの移動量に基づいて、ZMPの位置の検出結果を補正し、
前記操作意図推定手段は、補正後のZMPの位置に基づいて、前記操作意図を推定することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の移動体装置。 - 前記移動体は、車輪の回転により接地面に沿って移動し、
前記車輪を回転させる車輪駆動手段に供給する電流を検知する電流検知手段を更に備え、
前記移動手段は、前記電流検知手段による検知結果に基づいて、前記車輪の空転を検出し、当該空転を考慮して、前記車輪駆動手段に供給する電流を制御することを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の移動体装置。 - 操作者が所定の操作を行ったときにZMPが所定の領域に存在する確率を保持する確率保持手段を更に備え、
前記操作意図推定手段は、前記確率保持手段が保持する確率を用いて、ベイズの定理に基づき、前記操作意図を推定することを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の移動体装置。 - 前記ZMP検出手段の検出結果に基づいて、前記移動体を接地面に沿って移動させようとする力以外の力の大きさを検出する非操作力検出手段を更に備え、
前記移動手段は、前記非操作力検出手段による検出値が、所定の値を超えた場合に、前記移動体の移動を禁止することを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の移動体装置。 - 前記非操作力検出手段による検出値の変動量が、所定の変動量以下で所定時間継続した場合には、前記移動手段は、前記移動体の移動を禁止せずに、その状態におけるZMPの位置をZMPの初期位置とすることを特徴とする請求項7に記載の移動体装置。
- 前記ZMP検出手段は、前記移動体の加速により生じる慣性力に起因するZMPの移動量に基づいて、ZMPの位置の検出結果を補正し、
前記操作意図推定手段は、当該補正後のZMPの位置に基づいて、前記操作意図を推定することを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載の移動体装置。 - 前記移動体は、非ホロノミック系の移動部を介して前記接地面に沿って移動し、
前記移動体の外周部には、前記接地面に垂直な軸を中心として回転するリング状部材が設けられ、
前記リング状部材は、前記移動体の旋回力よりも小さい摩擦力で回転する状態で前記移動体に保持されていることを特徴とする請求項1〜9のいずれか一項に記載の移動体装置。 - 前記操作意図推定手段は、前記ZMPが、前記移動体が無負荷状態にあるときのZMPの位置を含む所定の退避判定範囲から外れたか否かを判断し、
前記移動手段は、前記ZMPが前記退避判定範囲から外れている時間に応じた速度で、前記移動体を退避させることを特徴とする請求項10に記載の移動体装置。 - 前記移動手段は、
操作者から前記移動体に対して力が加えられた際に、前記力の方向と、前記移動体の並進方向が一致するまで、前記移動体を旋回動作させ、
前記旋回動作が完了した後に、前記移動体を前記力の方向に並進移動させることを特徴とする請求項10又は11に記載の移動体装置。
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