JP2012250298A - ロボット装置並びにロボット装置の制御方法 - Google Patents

ロボット装置並びにロボット装置の制御方法 Download PDF

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Abstract

【課題】中央制御部と各関節軸のアクチュエーターとの周期通信が途絶した際に動作の安全性を保証する。
【解決手段】中央制御部４００は、目標値を送信することができない関節軸が存在すると、危険が発生するおそれがあるため、全身の周期通信を停止する。また、各軸のアクチュエーター３００は、安全停止処理として、角速度制御モード下で、角速度目標値を時系列的に０に近づけて運動を停止させた後、さらに速度制御ゲインを時系列的に０に近づけた後、サーボを停止させ、アクチュエーター３００のトルク発生を停止し、完全に脱力する。
【選択図】 図５

Description

本明細書で開示する技術は、制御目標値を指示する中央制御部と制御目標値に従って駆動する各関節軸のアクチュエーターが周期通信して動作するロボット装置並びにロボット装置の制御方法に係り、特に、周期通信が途絶した際に動作の安全性を保証するロボット装置並びにロボット装置の制御方法に関する。
急激な高齢化社会の到来により、高齢者が、できる限り要介護状態とならず健康で活き活きと暮らせること、また、要介護状態となってもできる限り悪化を防ぎ、自立した生活を送ることができる社会としなければならない。今後、介護や家事手伝いのニーズが高まるにつれ、１人の高齢者に対して１人のヘルパーを付けるとヘルパーの数が不足する。そこで、高齢者介護施設や高齢者を抱える家庭を中心として、家事や介護を人に代行することを目的としたロボットなどのメカトロ機器への要求が高まっている。言い換えれば、ロボットが人の住空間に深く浸透していくことが想定される。これと相俟って、住空間で活動するロボットの安全を確保することも急務となっている。
産業用ロボットの場合、ロボットの作業領域を柵で囲むことで安全を確保するのが一般的である。しかしながら、家事や介護を行なうロボットの場合、ヒトと物理接触しながら作業を行なうため、ロボットの作業領域を柵で囲むことはできない。
また、通常の産業用ロボット・アームなどでは、電源オフ時にブレーキがかかり動きを止めることで姿勢を維持し、安全を確保するようにしている。この場合の安全性とは、重力でアームが落下し、周辺環境に対する損傷を防ぐことを意図したものである。しかしながら、電源オフ時にブレーキをかけ、ロボット・アームが固定化した場合、ロボット・アーム自体が床や壁からの突起物となる。このため、人が移動してきた際に、固定化されたロボット・アームと人が衝突してしまう危険性がある。
従来のロボットの多くは、関節駆動用のアクチュエーターに角度指令値を与え、指令値に追従するように関節を駆動する、位置制御型であった。位置制御型のロボットは、制御が容易な反面、力や加速度オーダーの「やわらかい」制御を苦手とする。これに対し、介護や家事手伝いなどのより柔軟な対人物理インタラクション・サービスを行なうロボットの場合には、関節駆動用のアクチュエーターにトルク指令値を与え、指令値に追従するように関節を駆動する、力制御型であることが好ましい、と本出願人は思料する。力制御型のロボットは、関節発生力を直接制御し、力を直接的に制御することが可能である。
例えば、ロボット・アームに加わった人間（あるいは物体）との接触力を直接検知するとともに、この情報を用いることで、アームに大きな力が加わった時には復元力を小さくし安全性を高め、アームに微少な力が加わっている時には復元力を大きくし動作精度を確保することが可能な、ロボット・アームのインピーダンス制御装置について提案がなされている（例えば、特許文献１を参照のこと）。
ロボットは、一般に、中央制御部４００が所定の制御周期毎に各関節アクチュエーターの駆動部と通信して、力制御や位置制御を実現する。中央制御部４００と関節アクチュエーター部間の周期通信が途絶すると、中央制御部４００は、関節に発生するトルク値や、現在の関節の位置情報を取得できなくなり、関節アクチュエーターの駆動を制御できなくなる。また、周期通信が途絶すると、中央制御部４００からの指令値が関節アクチュエーターの駆動部に届かないため、中央制御部４００の制御外となってしまう。
上記のロボット・アームのインピーダンス制御装置は、周期通信が可能の状態で、関節アクチュエーターの駆動が中央制御部４００の制御下に置かれていることが前提になる。例えば、力制御型で関節アクチュエーターの駆動を制御する場合、姿勢に応じてトルク値を変化させる必要がある。ここで、周期通信が途絶えると、通信が途絶えた関節軸のトルク指令値が一定値となる。何らかの原因で姿勢が変化したときに、バランスを崩し重力に耐えられない、若しくは重力に打ち克ち関節が回ってしまう。トルク指令値が一定値のままでは位置を維持しようとしないので、ますます姿勢が崩れ、アクチュエーターが暴走してしまうこともある。言い換えれば、周期通信が途絶した状態では、インピーダンス制御装置は、安全性を確保できないことになる。
特開平１０−３２９０７１号公報
本明細書で開示する技術の目的は、制御目標値を指示する中央制御部と制御目標値に従って駆動する各関節軸のアクチュエーターが周期通信して好適に動作することができる、優れたロボット装置並びにロボット装置の制御方法を提供することにある。
本明細書で開示する技術のさらなる目的は、周期通信が途絶した際に動作の安全性を保証することができる、優れたロボット装置並びにロボット装置の制御方法を提供することにある。
本願は、上記課題を参酌してなされたものであり、請求項１に記載の技術は、
各関節軸を駆動するとともに関節軸における関節角度又は関節角速度のうち少なくとも一方を計測するアクチュエーターと、
前記の各アクチュエーターを制御する中央制御部と、
を具備し、
前記中央制御部は、所定の制御周期毎に、前記中央制御部から前記の各アクチュエーターへの制御目標値の送信処理と、前記の各アクチュエーターから前記中央制御部への計測値の送信処理を含む周期通信を行ない、
前記中央制御部は、前記周期通信により計測値を一定時間受信できないアクチュエーターが発生したことに応答して周期通信を停止し、
前記の各アクチュエーターは、前記周期通信により制御目標値を一定時間受信できないことに応答して、安全停止処理へ移行する、
ロボット装置である。
また、本願の請求項２に記載の技術は、
各関節軸を駆動するとともに関節軸における関節角度又は関節角速度のうちすくなくとも一方並びにトルクを計測するアクチュエーターと、
前記の各アクチュエーターを制御する中央制御部と、
を具備し、
前記中央制御部は、所定の制御周期毎に、前記中央制御部から前記の各アクチュエーターへの制御目標値の送信処理と、前記の各アクチュエーターから前記中央制御部への計測値の送信処理を含む周期通信を行ない、
前記中央制御部は、前記周期通信により計測値を一定時間受信できないアクチュエーターが発生したことに応答して周期通信を停止し、
前記の各アクチュエーターは、前記周期通信により制御目標値を一定時間受信できないことに応答して、安全停止処理へ移行する、
ロボット装置である。
本願の請求項３に記載の技術によれば、請求項１又は２のいずれかに記載のロボット装置の各アクチュエーターは、前記安全停止処理として、角速度制御モード下で、角速度目標値を時系列的に０に近づけ、さらに速度制御ゲインを時系列的に０に近づけた後、サーボを停止させるように構成されている。
本願の請求項４に記載の技術によれば、請求項１又は２のいずれかに記載のロボット装置は、腕部をさらに備え、前記の各アクチュエーターは、安全停止時において回転角を保持するブレーキ部を備えている。そして、当該ロボット装置は、安全停止時において、前記腕部に含まれるアクチュエーターのうち回転軸方向が重力方向と一致しないアクチュエーターの回転角を前記ブレーキ部で保持するが、回転軸方向が重力方向と一致するアクチュエーターの回転角を保持しないように構成されている。
本願の請求項５に記載の技術によれば、請求項１又は２のいずれかに記載のロボット装置の各アクチュエーターは、安全停止時において回転角を保持するブレーキ部を備えている。そして、中央制御部は、各アクチュエーターが安全停止する際の角度値及び前記ブレーキ部のオン／オフを記述した安全停止予約値を求めて、前記周期通信により送信し、これに対し、各アクチュエーターは、前記周期通信の度に安全停止予約値を更新し、安全停止予約値に従って前記安全停止処理を行なうように構成されている。
また、本願の請求項６に記載の技術は、
各関節軸を駆動するとともに関節軸における関節角度又は関節角速度のうち少なくとも一方を計測するアクチュエーターと、前記の各アクチュエーターを制御する中央制御部の間で、所定の制御周期毎に、前記中央制御部から前記の各アクチュエーターへの制御目標値の送信処理と、前記の各アクチュエーターから前記中央制御部への計測値の送信処理を含む周期通信を行なう周期通信ステップと、
前記中央制御部が、前記周期通信により計測値を一定時間受信できないアクチュエーターが発生したことに応答して周期通信を停止する周期通信停止ステップと、
前記の各アクチュエーターが、前記周期通信により制御目標値を一定時間受信できないことに応答して、安全停止処理へ移行する安全停止処理ステップと、
を有するロボット装置の制御方法である。
また、本願の請求項７に記載の技術は、
各関節軸を駆動するとともに関節軸における関節角度又は関節角速度のうち少なくとも一方を計測するアクチュエーターと、前記の各アクチュエーターを制御する中央制御部の間で、所定の制御周期毎に、前記中央制御部から前記の各アクチュエーターへの制御目標値の送信処理と、前記の各アクチュエーターから前記中央制御部への計測値の送信処理を含む周期通信を行なう周期通信ステップと、
前記中央制御部が、前記周期通信により計測値を一定時間受信できないアクチュエーターが発生したことに応答して周期通信を停止する周期通信停止ステップと、
前記の各アクチュエーターは、前記周期通信により制御目標値を一定時間受信できないことに応答して、安全停止処理へ移行する安全停止処理ステップと、
を有するロボット装置の制御方法である。
本明細書で開示する技術によれば、制御目標値を指示する中央制御部と制御目標値に従って駆動する各関節軸のアクチュエーター間で周期通信が途絶しても、動作の安全性を保証することができる、優れたロボット装置並びにロボット装置の制御方法を提供することができる。
本明細書で開示する技術のさらに他の目的、特徴や利点は、後述する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。
図１は、本明細書で開示する技術を適用可能なロボット装置１００の外観を示した図である。 図２は、本明細書で開示する技術を適用可能なロボット装置１００の関節自由度構成を模式的に示した図である。 図３は、図１並びに図２に示したロボット装置１００の各関節に配置されるアクチュエーター３００の構成例を模式的に示した図である。 図４は、図１並びに図２に示したロボット装置１００全体の動作を統括的に制御する中央制御部４００の構成例を示した図である。 図５は、中央制御部４００による全身周期通信処理の手順を示したフローチャートである。 図６は、各軸のアクチュエーター３００において実行される周期通信処理の手順を示したフローチャートである。 図７は、各軸のアクチュエーター３００が独立して行なう安全停止処理の手順を示したフローチャートである。 図８は、ブレーキ部３０８を備えたアクチュエーター３００の構成例を示した図である。 図９Ａは、図１に示したロボット装置１００が右腕で物体１２０を肘の高さで水平に保持している様子を示した図である。 図９Ｂは、図１に示したロボット装置１００が、回転軸方向が重力方向と一致していないアクチュエーター３００について回転角を保持しないため、右腕で物体１２０を肘の高さで水平に保持できない様子を示した図である。 図１０Ａは、ロボット装置１００が右腕で物体１２０を肩の高さで水平に保持している様子を示した図である。 図１０Ｂは、ロボット装置１００が、回転軸方向が重力方向と一致していないアクチュエーター３００について回転角を保持しないため、右腕で物体１２０を肩の高さで水平に保持できない様子を示した図である。 図１１Ａは、図１に示したロボット装置１００が右腕で物体１２０を肩の高さで水平に保持している様子を示した図である。 図１１Ｂは、ロボット装置１００が、回転軸方向が重力方向と一致していないアクチュエーター３００について回転角を保持しないため、右腕で物体１２０を肩の高さで水平に保持できない様子を示した図である。 図１２は、図１並びに図２に示したロボット装置１００全体の動作を統括的に制御する中央制御部４００の構成例を示した図である。 図１３は、中央制御部４００による全身周期通信処理の手順を示したフローチャートである。 図１４は、各軸のアクチュエーター３００において実行される周期通信処理の手順を示したフローチャートである。 図１５は、各軸のアクチュエーター３００が独立して行なう安全停止処理の手順を示したフローチャートである。
以下、図面を参照しながら本明細書で開示する技術の実施形態について詳細に説明する。
図１には、本明細書で開示する技術を適用可能なロボット装置１００の外観を示している。ロボット装置１００は、複数のリンクを関節で接続されたリンク構造体であり、各関節はアクチュエーターによって動作する。図２には、このロボット装置１００の関節自由度構成を模式的に示している。図示のロボット装置１００は、主に家庭環境に設置されて家事や介護などを行なうが、産業用などさまざまな用途で使用することも可能である。
図示のロボット装置１００は、移動手段として、ベース部に対向する２輪の駆動輪１０１Ｒ及び１０１Ｌを備えている。各駆動輪１０１Ｒ及び１０１Ｌは、それぞれピッチ回りに回転する駆動輪用アクチュエーター１０２Ｒ及び１０２Ｌによって駆動する。なお、図２中において、参照番号１５１、１５２、１５３は、実在しない劣駆動関節であり、ロボット装置１００の床面に対するＸ方向（前後方向）の並進自由度、Ｙ方向（左右方向）の並進自由度、並びに、ヨー回りの回転自由度にそれぞれ相当し、ロボット装置１００が仮想世界を動き回ることを表現したものである。
移動手段は、腰関節を介して上体に接続される。腰関節は、ピッチ回りに回転する腰関節ピッチ軸アクチュエーター１０３によって駆動する。上体は、左右２肢の腕部と、首関節を介して接続される頭部で構成される。左右の腕部は、それぞれ肩関節３自由度、肘関節２自由度、手首関節２自由度の、計７自由度とする。肩関節３自由度は、肩関節ピッチ軸アクチュエーター１０４Ｒ／Ｌ、肩関節ロール軸アクチュエーター１０５Ｒ／Ｌ、肩関節ヨー軸アクチュエーター１０６Ｒ／Ｌによって駆動する。肘関節２自由度は、肘関節ピッチ軸アクチュエーター１０７Ｒ／Ｌ、肘関節ヨー軸アクチュエーター１０８Ｒ／Ｌによって駆動する。手首関節２自由度は、手首関節ロール軸アクチュエーター１０９Ｒ／Ｌ、手首関節ピッチ軸アクチュエーター１１０Ｒ／Ｌによって駆動する。また、首関節２自由度は、首関節ピッチ軸アクチュエーター１１１、首関節ヨー軸アクチュエーター１１２によって駆動する。また、手関節１自由度は、手関節ロール軸アクチュエーター１１３Ｒ／Ｌによって駆動する。
なお、図示のロボット装置１００は、対向２輪式の移動手段を備えているが、本明細書で開示する技術の要旨は、対向２輪式の移動手段に限定されるものではない。例えば、脚式の移動手段を備えたロボット装置１００であっても、同様に本明細書で開示する技術を適用することができる。
各軸のアクチュエーターには、関節角を計測するためのエンコーダー、トルクを発生するためのモーター、モーターを駆動するための電流制御型モーター・ドライバーの他、十分な発生力を得るための減速機が取り付けられている。また、アクチュエーターには、アクチュエーターの駆動制御を行なうマイクロコンピューターが併設されている（いずれも図２には図示しない）。
ロボット装置１００全体の動作は、ホスト・コンピューター（後述）によって統括的に制御される。ホスト・コンピューターは、各軸のマイクロコンピューターと通信可能であり、各軸のアクチュエーターのトルク目標値をホスト・コンピューターから与えることができる。また、各軸のマイクロコンピューターは、アクチュエーターにおける現在の出力トルク、関節角度、関節角速度をホスト・コンピューターに送信することができる。そして、ホスト・コンピューター上では、全身協調のための制御演算が実行され、全関節へのトルク目標値が算出される。
図３には、図１並びに図２に示したロボットの各関節に配置されるアクチュエーター３００の構成例を模式的に示している。各軸のアクチュエーター３００には、関節角並びに関節角速度を計測するための角度計測部３０１、角速度計測部３０２、環境や人との力作用を計測するためのトルク計測部３０３、トルクを発生するためのモーター（駆動部３０４）、モーターを駆動するための電流制御型モーター・ドライバー（駆動部３０４並びに電流計測部３０５）の他、十分な発生力を得るための減速機（駆動部３０４）が取り付けられている。また、アクチュエーター３００には、駆動部３０４の駆動制御を行なう、マイクロコンピューターで構成される駆動制御部３０７が併設されている。駆動制御部３０７は、通信部３０６を介して、アクチュエーター３００の駆動指示をホスト・コンピューターから受信したり、関節角、関節角速度、電流値などのセンサー情報をホスト・コンピューターに送信したりすることができる。
図４には、図１並びに図２に示したロボット装置１００全体の動作を統括的に制御する中央制御部４００の構成例を示している。ロボット装置１００全体の動作は、ホスト・コンピューターとしてのＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）４０１によって、バス４０３を介して統括的に制御される。
中央制御部４００の全身通信部４０５と、各軸のアクチュエーター３００の通信部３０６との間は、例えばＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）などの有線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）や、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）などの汎用インターフェース、あるいはＩＥＥＥ８０２．１１などで規定される無線ＬＡＮを介して相互接続されている。ＣＰＵ４０１は、各軸のアクチュエーター３００内のマイクロコンピューター（駆動制御部３０７）とは、全身通信部４０５及び各軸の通信部３０６を介して通信可能であり、各軸のアクチュエーター３００のトルク目標値をＣＰＵ４０１から与えることができる。また、各軸のマイクロコンピューターは、アクチュエーター３００における現在の出力トルク、関節角度、関節角速度をＣＰＵ４０１に送信することができる。そして、ＣＰＵ４０１は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）４０２上に展開したプログラムを実行して全身駆動制御部４０４とともに、全身協調のための制御演算を行ない、全関節へのトルク目標値を算出する。
全身通信部４０５は、各軸の通信部３０６を介して各軸のアクチュエーター３００のマイクロコンピューターと通信が可能であり、所定の制御周期毎に全身周期通信処理を行なって、トルク目標値などの制御目標値の送信と、関節軸の角度、角速度、トルクなどの計測値の受信を行なう。図５には、中央制御部４００による全身周期通信処理の手順をフローチャートの形式で示している。
ステップＳ５０１で全身通信部４０５は周期通信を開始する。周期通信開始処理を行なったら、ステップＳ５０２に進む。
ステップＳ５０２では、中央制御部４００は、周期通信で目標値を、各軸のアクチュエーター３００に送信する。
次いで、ステップＳ５０３では、中央制御部４００は、周期通信で各軸のアクチュエーター３００から出力トルク、関節角度、関節角速度などの計測値を受信する。
次いで、ステップＳ５０４で、中央制御部４００は、アクチュエーター３００からの出力トルク、関節角度、関節角速度などの計測値を一定時間受信できないかどうかを確認する。少なくとも１つのアクチュエーター３００から計測値を一定時間受信できなくなった、あるいは受信はできるが、受信結果に含まれる毎回値が変わるはずのカウンタ値が更新されないなどの方法で、受信できないことを検出する。
すべてのアクチュエーター３００から受信することができた場合には（ステップＳ５０４のＮｏ）、ステップＳ５０２に戻る。一方、少なくとも１つのアクチュエーター３００から受信できないことを検出したときには（ステップＳ５０４のＹｅｓ）、ステップＳ５０５に進む。
ステップＳ５０５では、中央制御部４００は、周期通信の停止処理を行なう。通信ができない関節軸が存在した場合には、目標値を送信することができない関節軸が存在し、危険が発生するおそれがある。このため、全身の周期通信を停止する。後に詳解するが、周期通信が停止すると、各関節軸のアクチュエーター３００では安全停止処理が起動する。
図６には、上記の中央制御部４００による全身周期通信動作に対応して各軸のアクチュエーター３００において実行される周期通信処理の手順をフローチャートの形式で示している。
まずステップＳ６０１で、各軸のアクチュエーター３００は、周期通信処理が開始しているかどうかの確認を行なう。ここで、周期通信処理が開始していなければ（ステップＳ６０１のＮｏ）、ステップＳ６０１に戻り、周期通信処理が開始するまで待機する。一方、周期通信処理が開始したら（ステップＳ６０１のＹｅｓ）、ステップＳ６０２に進む。
ステップＳ６０２では、駆動部３０４のトルク目標値を、周期通信で一定時間中央制御部４００から受信できないかどうかの確認を行なう。中央制御部４００からトルク目標値を受信できている場合には（ステップＳ６０２のＮｏ）、正常受信処理として、ステップＳ６０４に進む。
ステップＳ６０４では、正常受信処理として、当該アクチュエーター３００のトルク目標値を中央制御部４００から受信した最新のものに更新する。そして、ステップＳ６０５では、関節軸の角度、角速度、及びトルクを計測し、これらの計測値を中央制御部４００に送信する。
次いで、ステップＳ６０６では、中央制御部４００から周期通信終了コマンドを受信したかどうかを確認する。ここで、中央制御部４００から周期通信終了コマンドを受信していない場合には（ステップＳ６０６のＮｏ）、ステップＳ６０２に戻り、中央制御部４００との周期通信を継続する。一方、中央制御部４００から周期通信終了コマンドを受信している場合には（ステップＳ６０６のＹｅｓ）、次ステップＳ６０７に進む。
ステップＳ６０７では、通常終了処理を行なう。具体的には、中央制御部４００から通常終了処理に必要なトルク目標値や位置目標値を受信しながら、通常終了処理を行う。
また、中央制御部４００からトルク目標値を周期通信で一定時間受信できない場合には（ステップＳ６０２のＹｅｓ）、ステップＳ６０３に進む。ステップＳ６０３では、アクチュエーター３００が中央制御部４００と通信を行なえない場合の安全停止処理を行なう。各軸のアクチュエーター３００は、中央制御部４００と通信ができないときには、１つ１つが独立して安全停止処理を行なう。
図７には、図６に示したフローチャート中のステップＳ６０３において、各軸のアクチュエーター３００が独立して行なう安全停止処理の手順をフローチャートの形式で示している。
ステップＳ７０１で安全停止処理を開始すると、下式（１）に示すように、現在の角速度を現在の角速度目標値に代入し、トルク制御モードから速度制御モードへと制御モードを切り替える（下式（１）において、左辺が角速度目標値、右辺が現在の角速度である）。
速度制御モードに切り替え時に速度が維持される。そして、以後の処理では、指数関数的に速度を低減させる。このため、各アクチュエーターが独立して動作しても、なめらかな動作が実現することができる。
ステップＳ７０２では、ロボット装置１００の動きを停止するために、角速度目標値を時系列的に０に近づけていく処理を行なう。具体的には、下式（２）に示すように、制御周期毎に角速度目標値に定数ａ（但し、０＜ａ＜１）を１回ずつ掛けて、角速度目標値を０に近づける。
そして、ステップＳ７０３では、制御周期毎に、算出した角速度目標値の絶対値が十分０に近づいたかどうかをチェックする。角速度目標値の絶対値が十分小さい正数εrθよりも大きい場合には（ステップＳ７０３のＮｏ）、ステップＳ７０２に戻り、角速度目標値をさらに０に近づける処理を繰り返す。
下式（３）に示すように、角速度目標値の絶対値が十分小さい正数εrθよりも小さくなったときには（ステップＳ７０３のＹｅｓ）、ステップＳ７０４に進む。ステップＳ７０２及びＳ７０３を繰り返すことで、ロボット装置１００の運動を停止することができる。
ステップＳ７０４では、停止したロボット装置１００の例えば腕部をゆっくりと下ろすための処理を行なう。具体的には、速度制御の制御ゲインＫdを時系列的に０に近づけることで、徐々に重力による偏差の影響を大きくしていく。すなわち、下式（４）に示すように、制御周期毎に制御ゲインＫdに定数ｂ（但し、０＜ｂ＜１）を１回ずつ掛けて、制御ゲインＫdを０に近づける。
そして、ステップＳ７０５では、制御周期毎に、算出した制御ゲインＫdが十分０に近づいたかどうかをチェックする。角速度目標値の絶対値が十分小さい正数εKdよりも大きい場合には（ステップＳ７０５のＮｏ）、ステップＳ７０４に戻り、制御ゲインＫdをさらに０に近づける処理を繰り返す。ステップＳ７０４及びＳ７０５を繰り返すことで、例えばロボット装置１００の腕部をゆっくり下ろすことができる。
下式（５）に示すように、制御ゲインＫdが十分小さい正数εKdよりも小さくなったときには（ステップＳ７０５のＹｅｓ）、ステップＳ７０６に進む。
ステップＳ７０６では、アクチュエーター３００のサーボをオフにし、アクチュエーター３００のトルク発生を停止し、完全に脱力する。
図４〜図７を参照しながら説明した安全停止処理は、ロボット装置１００の腕部を最終的には完全に脱力して、重力による腕部の落下を防止するための処理である。この処理は、物体を保持しないロボット装置１００の腕部に適用したり、ロボット装置１００が物体を保持していない場合の腕部に適用したりすると、安全停止効果を発揮する。
他方、ロボット装置１００が腕部で物を保持している場合、図７に示したような安全停止処理に従って完全に脱力してしまうと、保持している物体が落下するという危険が発生する。このため、ロボット装置１００が腕部で物を保持している場合には、安全に停止するには、腕部の姿勢を保持する必要がある。ところが、家庭環境において、停止中のロボット装置１００が腕部の姿勢を保持していると、人が腕部に衝突したり、つまずいたりする危険が発生する。そこで、アクチュエーター３００の回転軸方向が重力方向と一致していない軸を保持する一方で、アクチュエーター３００の回転軸方向が重力方向と一致している軸を保持しないようにすることにより、衝突時に腕部が逃げることにより、衝突の影響を和らげることができる。
軸の保持方法の一例として、アクチュエーター３００に軸を保持するためのブレーキ部を備えることが挙げられる。図３には、図１並びに図２に示したロボット装置１００の各関節に配置されるアクチュエーター３００の構成例を示した。図８には、その変形例として、ブレーキ部３０８を備えたアクチュエーター３００の構成例を示している。ブレーキ部３０８は、駆動制御部３０７からの指示によって作動して、駆動部３０４を保持する。ブレーキ部３０８は、例えば電磁ブレーキで構成され、ロボット装置１００の電源がオフの期間であっても、駆動部３０４の位置を保持するものとする。
図９Ａには、図１に示したロボット装置１００が右腕で物体１２０を肘の高さで水平に保持している様子を示している。図示のように、ロボット装置１００は、手関節ロール軸アクチュエーター１１３Ｒで挟み込むようにして物体１２０を右腕で保持している。肘関節ピッチ軸アクチュエーター１０７Ｒが鉛直方向から９０度だけ回転して、肘関節から先の前腕部を水平に保っている。その他の関節は図１と同様な角度である。
図９Ａに示したロボット装置１００の姿勢は、基本安全停止姿勢の１つである。ここで言う基本安全停止姿勢とは、幾つかのアクチュエーター３００をブレーキ部３０８により保持し、基本的な把持姿勢を保つことができる姿勢のことである。より具体的には、右腕の基本安全停止姿勢は、右腕を構成する関節軸アクチュエーター３００のうち、回転軸方向が重力方向と一致しているものが少なくとも１つ存在する姿勢である。回転軸方向が重力方向と一致しているアクチュエーターの回転を許容すれば、把持した物体を同じ高さで水平に保ちながら、外力を逃がすことができる。
図９Ａの場合、肩関節ピッチ軸アクチュエーター１０４Ｒと肩関節ロール軸アクチュエーター１０５Ｒと肘関節ピッチ軸アクチュエーター１０７Ｒと肘関節ヨー軸アクチュエーター１０８Ｒと手首関節ピッチ軸アクチュエーター１１０Ｒと手関節ロール軸アクチュエーター１１３Ｒは、回転軸方向が重力方向と一致していない。そこで、これらのアクチュエーター１０４Ｒ、１０５Ｒ、１０７Ｒ、１０８Ｒ、１１０Ｒ、１１３Ｒについては、図９Ａに示す通りの関節角で保持することで、基本的な把持姿勢を保つことができる。一方、肩関節ヨー軸アクチュエーター１０６Ｒと手首関節ロール軸アクチュエーター１０９Ｒの２軸は、回転軸方向が重力方向と一致するので、回転角を保持しない（図９Ａ中で、回転角を保持しないアクチュエーターをグレーで表示）。したがって、外力がかかったときには、これらのアクチュエーター１０６Ｒ、１０９Ｒが回転軸回りに回転することによって、物体１２０を肘の高さで且つ水平に保ったまま外力から逃げることができるため、人や物が衝突した際の影響を和らげることができる。
なお、図９Ｂに示すように、回転軸方向が重力方向と一致していないアクチュエーター１０４Ｒなどについて回転角を保持しないと、右腕で把持した物体１２０を、肘の高さで保つことも、水平に保つこともできない。
また、図１０Ａには、ロボット装置１００が右腕で物体１２０を肩の高さで水平に保持している様子を示している。図示のように、ロボット装置１００は、手関節ロール軸アクチュエーター１１３Ｒで挟み込むようにして物体１２０を保持している。また、肩関節ピッチ軸アクチュエーター１０４Ｒが鉛直方向から９０度だけ回転し、肩関節から先の腕部を水平に保っている。その他の関節は図１と同様な角度である。
図１０Ａに示したロボット装置１００の姿勢も、物体を把持する右腕を構成するアクチュエーターのうち少なくとも１つは回転軸方向が重力方向と一致しているから、基本安全停止姿勢の１つである。図１０Ａの場合、肩関節ピッチ軸アクチュエーター１０４Ｒと肩関節ヨー軸アクチュエーター１０６Ｒと肘関節ピッチ軸アクチュエーター１０７Ｒと肘関節ヨー軸アクチュエーター１０８Ｒと手首関節ピッチ軸アクチュエーター１１０Ｒと手関節ロール軸アクチュエーター１１３Ｒは、回転軸方向が重力方向と一致していない。そこで、これらのアクチュエーター１０４Ｒ、１０６Ｒ、１０７Ｒ、１０８Ｒ、１１０Ｒ、１１３Ｒについては、図１０Ａに示す通りの関節角で保持することで、基本的な把持姿勢を保つことができる。一方、肩関節ロール軸アクチュエーター１０５Ｒと手首関節ロール軸アクチュエーター１０９Ｒの２軸は、回転軸方向が重力方向と一致するので、回転角を保持しない（図１０Ａ中で、回転角を保持しないアクチュエーターをグレーで表示）。したがって、外力がかかったときには、これらのアクチュエーター１０５Ｒ、１０９Ｒが回転軸回りに回転して、物体１２０を肩の高さで且つ水平に保ったまま逃げることができるため、人や物が衝突した際の影響を和らげることができる。
なお、図１０Ｂに示すように、回転軸方向が重力方向と一致していない肩関節ピッチ軸アクチュエーター１０４Ｒ、肘関節ピッチ軸アクチュエーター１０７Ｒ、手首関節ピッチ軸アクチュエーター１１０Ｒと手関節ロール軸アクチュエーター１１３Ｒなどについて回転角を保持しないと、右腕で把持した物体１２０を、肩の高さで保つことも、水平に保つこともできない。
また、図１１Ａには、ロボット装置１００が肘を曲げた状態で、物体１２０を肩の高さで水平に保持していることを示している。図示のように、ロボット装置１００は、手関節ロール軸アクチュエーター１１３Ｒで挟み込むようにして物体１２０を保持している。また、肩関節ピッチ軸アクチュエーター１０４Ｒが鉛直方向から９０度だけ回転し、肩関節ヨー軸アクチュエーター１０６Ｒが９０度だけ回転し、肘関節ピッチ軸アクチュエーター１０７Ｒが図１から９０度だけ回転し、肘関節ヨー軸アクチュエーター１０８Ｒが９０度だけ回転し、肩関節から先の腕部を水平に保っているその他の関節は図１と同様な角度である。
図１１Ａに示したロボット装置１００の姿勢も、物体を把持する右腕を構成するアクチュエーターのうち少なくとも１つは回転軸方向が重力方向と一致しているから、基本安全停止姿勢の１つである。図１１Ａの場合、肩関節ロール軸アクチュエーター１０５Ｒ、肘関節ピッチ軸アクチュエーター１０７Ｒと手首関節ロール軸アクチュエーター１０９Ｒの３軸は、回転軸方向が重力方向と一致するので、回転角を保持しない（図１１Ａ中で、回転角を保持しないアクチュエーターをグレーで表示）。したがって、外力がかかったときには、これらのアクチュエーター１０５Ｒ、１０７Ｒ、１０９Ｒが回転軸回りに回転して、物体１２０を肩の高さで且つ水平に保ったまま逃げることができるため、人や物が衝突した際の影響を和らげることができる。
なお、図１１Ｂに示すように、回転軸方向が重力方向と一致していない肩関節ヨー軸アクチュエーター１０６Ｒなどについて回転角を保持しないと、右腕で把持した物体１２０を、肩の高さで保つことも、水平に保つこともできない。
図１２には、図１並びに図２に示したロボット装置１００全体の動作を統括的に制御する中央制御部４００の他の構成例を示している。ロボット装置全体の動作は、ＣＰＵ４０１によって、バス４０３を介して統括的に制御される。
中央制御部４００の全身通信部４０５と、各軸の通信部３０６との間は、例えばＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）などの有線ＬＡＮや、ＵＳＢなどの汎用インターフェース、あるいはＩＥＥＥ８０２．１１などで規定される無線ＬＡＮを介して相互接続されている。ＣＰＵ４０１は、各軸のマイクロコンピューター（前述）とは、全身通信部４０５及び各軸の通信部３０６を介して通信可能であり、各軸のアクチュエーター３００のトルク目標値をＣＰＵ４０１から与えることができる。また、各軸のマイクロコンピューターは、アクチュエーター３００における現在の出力トルク、関節角度、関節角速度をＣＰＵ４０１に送信することができる。
ＣＰＵ４０１は、ＲＡＭ４０２上に展開したプログラムを実行して全身駆動制御部４０４とともに、全身協調のための制御演算を行ない、全関節へのトルク目標値が算出される。
また、安全停止予約値演算部４３０では関節角に基づき、ロボット装置１００の姿勢を演算し、停止した際の各軸のアクチュエーター３００の角度値とブレーキ部３０８のオン／オフを記述した安全停止予約値を求める。安全停止予約値演算部４３０は、例えば以下の手順により安全停止予約値を演算する。
（１）逆運動学演算で手先位置を求める。
（２）基本安全停止姿勢のそれぞれの手先位置と比べて、一番手先位置が近いものを選ぶ。比較方法は手先位置距離演算による。
（３）手先位置が近いものの中から、手先姿勢が一番近いものを選ぶ。手先姿勢の回転角を比較する。
アクチュエーター３００の駆動部３０４は、中央制御部４００から安全停止予約値を受け取ると（後述）、中央制御部４００との通信エラーが発生したときなどの緊急時には、この安全停止予約値に基づいて、各軸のアクチュエーター３００の安全停止処理を行なう。
中央制御部４００による全身周期通信処理の手順については、図５を参照しながら既に説明した。これに対し、図１３には、安全停止予約値の送信を含む場合の全身周期通信処理の手順をフローチャートの形式で示している。
ステップＳ１３０１で全身通信部４０５は周期通信を開始する。周期通信開始処理を行なったら、ステップＳ１３０２に進む。
ステップＳ１３０２では、中央制御部４００は、全身駆動制御部４０４で、逆運動学演算を行なって、ロボット装置１００の姿勢を求める。そして、安全停止予約値演算部４３０で、得られたロボット装置１００の姿勢に基づいて、安全停止予約値を求める。
ステップＳ１３０３では、中央制御部４００は、周期通信で目標値と安全停止予約値を、各軸のアクチュエーター３００に送信する。
次いで、ステップＳ１３０４では、中央制御部４００は、周期通信で各軸のアクチュエーター３００から出力トルク、関節角度、関節角速度などの計測値を受信する。
次いで、ステップＳ１３０５で、中央制御部４００は、各軸のアクチュエーター３００からの出力トルク、関節角度、関節角速度などの計測値を一定時間受信できないかどうかを確認する。少なくとも１つのアクチュエーター３００から計測値を一定時間受信できなくなった、あるいは受信はできるが、受信結果に含まれる毎回値が変わるはずのカウンタ値が更新されないなどの方法で、受信できないことを検出する。
すべてのアクチュエーター３００から受信することができた場合には（ステップＳ１３０５のＮｏ）、ステップＳ１３０２に戻る。一方、少なくとも１つのアクチュエーター３００から受信できないことを検出したときには（ステップＳ１３０５のＹｅｓ）、ステップＳ１３０６に進む。
ステップＳ１３０６では、中央制御部４００は、周期通信の停止処理を行なう。通信ができない軸が存在した場合には、目標値を送信することができない軸が存在し、危険が発生するおそれがある。このため、全身の周期通信を停止する。
中央制御部４００による全身周期通信処理に対応して各軸のアクチュエーター３００において実行される周期通信処理の手順については、図６を参照しながら既に説明した。これに対し、図１４には、安全停止予約値の更新を含む場合の、各軸のアクチュエーター３００において実行される周期通信処理の手順をフローチャートの形式で示している。
まずステップＳ１４０１で、各軸のアクチュエーター３００は、周期通信処理が開始しているかどうかの確認を行なう。ここで、周期通信処理が開始していなければ（ステップＳ１４０１のＮｏ）、ステップＳ１４０１に戻り、周期通信処理が開始するまで待機する。一方、周期通信処理が開始したら（ステップＳ１４０１のＹｅｓ）、ステップＳ１４０２に進む。
ステップＳ１４０２では、駆動部のトルク目標値を、周期通信で一定時間中央制御部４００から受信できないかどうかの確認を行なう。中央制御部４００からトルク目標値を受信できている場合には（ステップＳ１４０２のＮｏ）、正常受信処理として、ステップＳ１４０４に進む。
ステップＳ１４０４では、正常受信処理として、アクチュエーター３００のトルク目標値並びに安全停止予約値を中央制御部４００から受信した最新のものに更新する。そして、ステップＳ１４０５では、関節軸の角度、角速度、及びトルクを計測し、これらの計測値を中央制御部４００に送信する。
次いで、ステップＳ１４０６では、中央制御部４００から周期通信終了コマンドを受信したかどうかを確認する。ここで、中央制御部４００から周期通信終了コマンドを受信していない場合には（ステップＳ１４０６のＮｏ）、ステップＳ１４０２に戻り、中央制御部４００との周期通信を継続する。一方、中央制御部４００から周期通信終了コマンドを受信している場合には（ステップＳ１４０６のＹｅｓ）、次ステップＳ１４０７に進む。
ステップＳ１４０７では、通常終了処理を行なう。具体的には、中央制御部４００から通常終了処理に必要なトルク目標値や位置目標値を受信しながら、通常終了処理を行う。
また、中央制御部４００からトルク目標値を周期通信で一定時間受信できない場合には（ステップＳ１４０２のＹｅｓ）、ステップＳ１４０３に進む。ステップＳ１４０３では、アクチュエーター３００が中央制御部４００と通信を行なえない場合の安全停止処理を行なう。各軸のアクチュエーター３００は、中央制御部４００と通信ができないときには、１つ１つが独立して安全停止処理を行なう。
図１５には、図１４に示したフローチャート中のステップＳ１４０３において、各軸のアクチュエーター３００が独立して行なう安全停止処理の手順をフローチャートの形式で示している。
ステップＳ１５０１で安全停止処理を開始すると、上式（１）に示したように、現在の角速度を現在の角速度目標値に代入し、トルク制御モードから速度制御モードへと制御モードを切り替える。
ステップＳ１５０２では、ロボットの動きを停止するために、角速度目標値を時系列的に０に近づけていく処理を行なう。具体的には、上式（２）に示したように、制御周期毎に角速度目標値に定数ａ（但し、０＜ａ＜１）を１回ずつ掛けて、角速度目標値を０に近づける。
そして、ステップＳ１５０３では、制御周期毎に、算出した角速度目標値の絶対値が十分０に近づいたかどうかをチェックする。角速度目標値の絶対値が十分小さい正数εrθよりも大きい場合には（ステップＳ１５０３のＮｏ）、ステップＳ１５０２に戻り、角速度目標値をさらに０に近づける処理を繰り返す。
上式（３）に示したように、角速度目標値の絶対値が十分小さい正数εrθよりも小さくなったときには（ステップＳ１５０３のＹｅｓ）、ステップＳ１５０４に進む。ステップＳ１５０２及びＳ１５０３を繰り返すことで、ロボットの運動を停止することができる。
次いでステップＳ１５０４では、現在の関節角θを角度目標値ｒθに代入し、位置制御モードに変更する。
次いで、ステップＳ１５０５では、角度目標値ｒθを、中央制御部４００から受け取った角度安全停止予約値θrsvに時系列で近づける処理を行なう。近づけるためのアルゴリズムとして、例えば直線補間やｓｉｎ補間、スプライン補間などを利用することができる。
そして、ステップＳ１５０６では、制御周期毎に、更新した関節角θが角度安全停止予約値θrsvの近傍かどうかをチェックする。現在の関節角θと角度安全停止予約値θrsvの差の絶対値が、下式（６）に示すように、十分小さい正数εθより小さくなったときには（ステップＳ１５０６のＹｅｓ）、現在の関節角θが角度安全停止予約値θrsvの近傍であると判断して、ステップＳ１５０７に進む。
一方、近傍でないと判断したときには（ステップＳ１５０６のＮｏ）、ステップＳ１５０５に戻る。ステップＳ１５０５で直線補間などにより、角度目標値ｒθをさらに角度安全停止予約値θrsvに近づける。
ステップＳ１５０７では、ブレーキ安全停止予約値に基づいて、アクチュエーターのブレーキ部３０８のオン／オフの設定を行なう。
そして、ステップＳ１５０７では、アクチュエーターのサーボをオフにすると同時に、ステップＳ１５０７でのブレーキ部３０８の設定に基づいて、ブレーキ部の動作を行なう。ブレーキ部３０８オンなら、アクチュエーター３００は現在の関節角で保持されるが、ブレーキ部３０８オフなら保持されない。
図１５で示した安全停止処理を行なうことで、ロボット装置１００は、物体や手先位置を保持したまま、衝突に対する安全性を確保することができる。
なお、本明細書の開示の技術は、以下のような構成をとることも可能である。
（１）各関節軸を駆動するとともに関節軸における関節角度又は関節角速度のうち少なくとも一方を計測するアクチュエーターと、前記の各アクチュエーターを制御する中央制御部と、具備し、前記中央制御部は、所定の制御周期毎に、前記中央制御部から前記の各アクチュエーターへの制御目標値の送信処理と、前記の各アクチュエーターから前記中央制御部への計測値の送信処理を含む周期通信を行ない、前記中央制御部は、前記周期通信により計測値を一定時間受信できないアクチュエーターが発生したことに応答して周期通信を停止し、前記の各アクチュエーターは、前記周期通信により制御目標値を一定時間受信できないことに応答して、安全停止処理へ移行する、ロボット装置。
（２）各関節軸を駆動するとともに関節軸における関節角度又は関節角速度のうちすくなくとも一方並びにトルクを計測するアクチュエーターと、前記の各アクチュエーターを制御する中央制御部と、を具備し、前記中央制御部は、所定の制御周期毎に、前記中央制御部から前記の各アクチュエーターへの制御目標値の送信処理と、前記の各アクチュエーターから前記中央制御部への計測値の送信処理を含む周期通信を行ない、前記中央制御部は、前記周期通信により計測値を一定時間受信できないアクチュエーターが発生したことに応答して周期通信を停止し、前記の各アクチュエーターは、前記周期通信により制御目標値を一定時間受信できないことに応答して、安全停止処理へ移行する、ロボット装置。
（３）前記アクチュエーターは、前記安全停止処理として、角速度制御モード下で、角速度目標値を時系列的に０に近づけ、さらに速度制御ゲインを時系列的に０に近づけた後、サーボを停止させる、前記（１）又は（２）のいずれかに記載のロボット装置。
（４）腕部をさらに備え、前記の各アクチュエーターは、安全停止時において回転角を保持するブレーキ部を備え、安全停止時において、前記腕部に含まれるアクチュエーターのうち回転軸方向が重力方向と一致しないアクチュエーターの回転角を前記ブレーキ部で保持するが、回転軸方向が重力方向と一致するアクチュエーターの回転角を保持しない、前記（１）又は（２）のいずれかに記載のロボット装置。
（５）前記の各アクチュエーターは、安全停止時において回転角を保持するブレーキ部を備え、前記中央制御部は、各アクチュエーターが安全停止する際の角度値及び前記ブレーキ部のオン／オフを記述した安全停止予約値を求めて、前記周期通信により送信し、前記アクチュエーターは、前記周期通信の度に安全停止予約値を更新し、安全停止予約値に従って前記安全停止処理を行なう、前記（１）又は（２）のいずれかに記載のロボット装置。
（６）前記中央制御部は、逆運動学演算を行なって前記ロボット装置の姿勢を求め、前記姿勢に基づいて安全停止予約値を求める、前記（５）に記載のロボット装置。
（７）前記アクチュエーターは、前記安全停止処理として、角速度制御モード下で、角速度目標値を時系列的に０に近づけ、さらに位置制御モードに移行して、関節角度を時系列的に安全停止予約値に近づけた後、サーボを停止させる、前記（５）に記載のロボット装置。
（８）各関節軸を駆動するとともに関節軸における関節角度又は関節角速度のうち少なくとも一方を計測するアクチュエーターと、前記の各アクチュエーターを制御する中央制御部の間で、所定の制御周期毎に、前記中央制御部から前記の各アクチュエーターへの制御目標値の送信処理と、前記の各アクチュエーターから前記中央制御部への計測値の送信処理を含む周期通信を行なう周期通信ステップと、前記中央制御部が、前記周期通信により計測値を一定時間受信できないアクチュエーターが発生したことに応答して周期通信を停止する周期通信停止ステップと、前記の各アクチュエーターが、前記周期通信により制御目標値を一定時間受信できないことに応答して、安全停止処理へ移行する安全停止処理ステップと、を有するロボット装置の制御方法。
（９）各関節軸を駆動するとともに関節軸における関節角度又は関節角速度のうち少なくとも一方を計測するアクチュエーターと、前記の各アクチュエーターを制御する中央制御部の間で、所定の制御周期毎に、前記中央制御部から前記の各アクチュエーターへの制御目標値の送信処理と、前記の各アクチュエーターから前記中央制御部への計測値の送信処理を含む周期通信を行なう周期通信ステップと、前記中央制御部が、前記周期通信により計測値を一定時間受信できないアクチュエーターが発生したことに応答して周期通信を停止する周期通信停止ステップと、前記の各アクチュエーターは、前記周期通信により制御目標値を一定時間受信できないことに応答して、安全停止処理へ移行する安全停止処理ステップと、を有するロボット装置の制御方法。
以上、特定の実施形態を参照しながら、本明細書で開示する技術について詳細に説明してきた。しかしながら、本明細書で開示する技術の要旨を逸脱しない範囲で当業者が該実施形態の修正や代用を成し得ることは自明である。
本明細書では、対向２輪型のロボット装置に適用した実施形態を中心に説明してきたが、本明細書で開示する技術の要旨はこれに限定されるものではない。他の移動手段を備えたロボット装置や、移動手段を備えていないロボット装置についても、同様に本技術を適用することができる。
また、本明細書では、家庭用ロボットに関する実施形態を中心に説明してきたが、勿論、産業用ロボットを始めさまざまな用途のロボット装置に対しても、同様に本技術を適用することができる。
要するに、例示という形態で本技術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。本明細書で開示する技術の要旨を判断するためには、特許請求の範囲を参酌すべきである。
１００…ロボット装置
１０１…駆動輪
１０２…駆動輪用アクチュエーター
１０３…腰関節ピッチ軸アクチュエーター
１０４…肩関節ピッチ軸アクチュエーター
１０５…肩関節ロール軸アクチュエーター
１０６…肩関節ヨー軸アクチュエーター
１０７…肘関節ピッチ軸アクチュエーター
１０８…肘関節ヨー軸アクチュエーター
１０９…手首関節ロール軸アクチュエーター
１１０…首関節ピッチ軸アクチュエーター
１１１…首関節ピッチ軸アクチュエーター
１１３…手関節ロール軸アクチュエーター
１５１、１５２、１５３…劣駆動関節
３００…アクチュエーター
３０１…角度計測部
３０２…角速度計測部
３０３…トルク計測部
３０４…駆動部
３０５…電流計測部
３０６…通信部
３０７…駆動制御部
３０８…ブレーキ部
４００…中央制御部
４０１…ＣＰＵ
４０２…ＲＡＭ
４０３…バス
４０４…全身駆動制御部
４０５…全身通信部
４３０…安全停止予約値演算部

Claims (7)

  1. 各関節軸を駆動するとともに関節軸における関節角度又は関節角速度のうち少なくとも一方を計測するアクチュエーターと、
    前記の各アクチュエーターを制御する中央制御部と、
    を具備し、
    前記中央制御部は、所定の制御周期毎に、前記中央制御部から前記の各アクチュエーターへの制御目標値の送信処理と、前記の各アクチュエーターから前記中央制御部への計測値の送信処理を含む周期通信を行ない、
    前記中央制御部は、前記周期通信により計測値を一定時間受信できないアクチュエーターが発生したことに応答して周期通信を停止し、
    前記の各アクチュエーターは、前記周期通信により制御目標値を一定時間受信できないことに応答して、安全停止処理へ移行する、
    ロボット装置。
  2. 各関節軸を駆動するとともに関節軸における関節角度又は関節角速度のうちすくなくとも一方並びにトルクを計測するアクチュエーターと、
    前記の各アクチュエーターを制御する中央制御部と、
    を具備し、
    前記中央制御部は、所定の制御周期毎に、前記中央制御部から前記の各アクチュエーターへの制御目標値の送信処理と、前記の各アクチュエーターから前記中央制御部への計測値の送信処理を含む周期通信を行ない、
    前記中央制御部は、前記周期通信により計測値を一定時間受信できないアクチュエーターが発生したことに応答して周期通信を停止し、
    前記の各アクチュエーターは、前記周期通信により制御目標値を一定時間受信できないことに応答して、安全停止処理へ移行する、
    ロボット装置。
  3. 前記アクチュエーターは、前記安全停止処理として、角速度制御モード下で、角速度目標値を時系列的に０に近づけ、さらに速度制御ゲインを時系列的に０に近づけた後、サーボを停止させる、
    請求項１又は２のいずれかに記載のロボット装置。
  4. 腕部をさらに備え、
    前記の各アクチュエーターは、安全停止時において回転角を保持するブレーキ部を備え、
    安全停止時において、前記腕部に含まれるアクチュエーターのうち回転軸方向が重力方向と一致しないアクチュエーターの回転角を前記ブレーキ部で保持するが、回転軸方向が重力方向と一致するアクチュエーターの回転角を保持しない、
    請求項１又は２のいずれかに記載のロボット装置。
  5. 前記の各アクチュエーターは、安全停止時において回転角を保持するブレーキ部を備え、
    前記中央制御部は、各アクチュエーターが安全停止する際の角度値及び前記ブレーキ部のオン／オフを記述した安全停止予約値を求めて、前記周期通信により送信し、
    前記アクチュエーターは、前記周期通信の度に安全停止予約値を更新し、安全停止予約値に従って前記安全停止処理を行なう、
    請求項１又は２のいずれかに記載のロボット装置。
  6. 各関節軸を駆動するとともに関節軸における関節角度又は関節角速度のうち少なくとも一方を計測するアクチュエーターと、前記の各アクチュエーターを制御する中央制御部の間で、所定の制御周期毎に、前記中央制御部から前記の各アクチュエーターへの制御目標値の送信処理と、前記の各アクチュエーターから前記中央制御部への計測値の送信処理を含む周期通信を行なう周期通信ステップと、
    前記中央制御部が、前記周期通信により計測値を一定時間受信できないアクチュエーターが発生したことに応答して周期通信を停止する周期通信停止ステップと、
    前記の各アクチュエーターが、前記周期通信により制御目標値を一定時間受信できないことに応答して、安全停止処理へ移行する安全停止処理ステップと、
    を有するロボット装置の制御方法。
  7. 各関節軸を駆動するとともに関節軸における関節角度又は関節角速度のうち少なくとも一方を計測するアクチュエーターと、前記の各アクチュエーターを制御する中央制御部の間で、所定の制御周期毎に、前記中央制御部から前記の各アクチュエーターへの制御目標値の送信処理と、前記の各アクチュエーターから前記中央制御部への計測値の送信処理を含む周期通信を行なう周期通信ステップと、
    前記中央制御部が、前記周期通信により計測値を一定時間受信できないアクチュエーターが発生したことに応答して周期通信を停止する周期通信停止ステップと、
    前記の各アクチュエーターは、前記周期通信により制御目標値を一定時間受信できないことに応答して、安全停止処理へ移行する安全停止処理ステップと、
    を有するロボット装置の制御方法。
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