JP2017030093A - 複数ロボットの協調移動システム及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数台のロボットにより単一の荷物を安定して協調運搬できること。
【解決手段】マスタロボット１１、スレーブロボット１２は、支持脚のマスタ支持多角形３７、スレーブ支持多角形３９の内側領域に、マスタ現在重心点３８、スレーブ現在重心点４０が収まるように制御され、マスタロボットの制御ユニット１４は、マスタ支持多角形とスレーブ支持多角形とを、マスタ現在重心点とスレーブ現在重心点が一致するように重ね合わせ、マスタ支持多角形及びスレーブ支持多角形の各辺までの距離に基づいてマスタロボットとスレーブロボットの共通の目標重心点４１を求め、マスタ現在重心点から目標重心点までのマスタ動作ベクトルと、スレーブ現在重心点から目標重心点までのスレーブ動作ベクトルとを同一に設定し、マスタロボットはマスタ動作ベクトルに基づいて動作し、スレーブロボットはスレーブ動作ベルトに基づいて、マスタロボットと同期して動作する。
【選択図】 図３

Description

本発明の実施形態は、複数台のロボットが協調移動して荷物を運搬する複数ロボットの協調移動システム及び方法に関する。

１台の多脚ロボットの可搬能力を超える荷物を運搬させようとする場合、複数台の多脚ロボットを用いて運搬することが考えられる。複数台の多脚ロボットが協調して運搬することを考えたとき、荷物の落下を防ぐために互いの距離を常に一定に維持する必要がある。

例えば、特許文献１には、マスタロボットがスレーブロボットからスレーブロボットの動作に関する信号を受信し、受信した信号に基づいてスレーブロボットの動作量を修正し、マスタロボットとスレーブロボットの相対姿勢情報を目標相対姿勢情報と比較してスレーブロボットの動作量を修正するロボットシステムが開示されている。

特開２０１０−０５５４１５号公報

ところが、特許文献１に記載のロボットシステムでは、不整地などのように床面が均一ではない環境を移動する場合には、脚先の着地位置を地形に合わせるため、支持脚によって形成される支持平面の形状が各ロボットで異なる状況となり、相対位置情報及び相対姿勢情報のみで移動位置を決めてしまうと、一方のロボットにとって不安定な位置になる可能性がある。

本発明における実施形態の目的は、上述の事情を考慮してなされたものであり、複数台のロボットにより単一の荷物を安定して協調運搬できる複数ロボットの協調移動システム及び方法を提供することにある。

本発明の実施形態における複数ロボットの協調移動システムは、複数本の脚と、前記複数本の脚の動作に関する処理を実行する制御手段と、通信手段と、荷物を把持して支持する荷物把持機構と、をそれぞれ有するマスタロボットおよびスレーブロボットを備える複数ロボットの協調移動システムであって、前記制御手段が、床または地面に接触する支持脚の接触点により形成される現在の支持多角形の内側領域に、前記ロボットの姿勢安定指標の現在の投影点である現在姿勢安定点が収まるように制御し、前記スレーブロボットの制御手段は、前記スレーブロボットの前記支持多角形であるスレーブ支持多角形、及び前記現在姿勢安定点であるスレーブ現在姿勢安定点を、前記通信手段により前記マスタロボットへ送信し、前記マスタロボットの制御手段は、前記マスタロボットの前記支持多角形であるマスタ支持多角形、前記マスタロボットの前記現在姿勢安定点であるマスタ現在姿勢安定点、及び前記スレーブロボットより送信されたスレーブ支持多角形とスレーブ現在姿勢安定点の情報に基づいて、前記マスタロボットの次の動作のためのマスタ動作計画及び前記スレーブロボットの次の動作のためのスレーブ動作計画を作成するとともに、作成したスレーブ動作計画を前記通信手段により前記スレーブロボットへ送信し、前記マスタロボットの制御手段は、前記マスタ動作計画を実行して前記マスタロボットを動作させ、前記スレーブロボットの制御手段は、前記スレーブ動作計画を実行して前記スレーブロボットを、前記マスタロボットと同期して動作させるよう構成されたことを特徴とするものである。

本発明の実施形態における複数ロボットの協調移動方法は、それぞれ複数本の脚を有するマスタロボットおよびスレーブロボットを備える複数ロボットの協調移動方法であって、前記マスタロボットおよび前記スレーブロボットは、前記複数本の脚のうち、床または地面に接触する支持脚の接触点により形成される現在の支持多角形の内側領域に、前記ロボットの姿勢安定指標の現在の投影点である現在姿勢安定点が収まるように制御され、前記スレーブロボットは、前記スレーブロボットの前記支持多角形であるスレーブ支持多角形、及び前記現在姿勢安定点であるスレーブ現在姿勢安定点を前記マスタロボットへ送信し、前記マスタロボットは、前記マスタロボットの前記支持多角形であるマスタ支持多角形、前記マスタロボットの前記現在姿勢安定点であるマスタ現在姿勢安定点、及び前記スレーブロボットより送信されたスレーブ支持多角形とスレーブ現在姿勢安定点の情報に基づいて、前記マスタロボットの次の動作のためのマスタ動作計画及び前記スレーブロボットの次の動作のためのスレーブ動作計画を作成するとともに、作成したスレーブ動作計画を前記通信手段により前記スレーブロボットへ送信し、前記マスタロボットは、前記マスタ動作計画を実行して動作し、前記スレーブロボットは、前記スレーブ動作計画を実行して、前記マスタロボットと同期して動作することを特徴とするものである。

本発明の実施形態によれば、複数台のロボットにより単一の荷物を安定して協調運搬できる。

第１実施形態に係る複数ロボットの協調移動システムにおける多脚ロボットを示す斜視図。 図１の多脚ロボットにおける制御ユニットなどを示すブロック図。 図１の多脚ロボットによる荷物の運搬状況を説明する斜視図。 図３のマスタ支持多角形及びスレーブ支持多角形を用いて目標重心点を求める状況を説明する説明図。 図４の目標重心点を探索する状況を示す説明図。 第２実施形態に係る複数ロボットの協調移動システムにおける制御ユニットが、マスタ支持多角形及びスレーブ支持多角形を用いてマスタ目標重心点及びスレーブ目標重心点を求める状況を説明する説明図。 第３実施形態に係る複数ロボットの協調移動システムにおける制御ユニットが、マスタロボットとスレーブロボットの胴部高さを制御する状況を説明する両ロボットの側面図。 第４実施形態に係る複数ロボットの協調移動システムにおける制御ユニットが、マスタロボット及びスレーブロボットの胴部姿勢角を制御する状況を説明する両ロボットの側面図。

以下、本発明を実施するための形態を、図面に基づき説明する。
［Ａ］第１実施形態（図１〜図５）
図１は、第１実施形態に係る複数ロボットの協調移動システムにおける多脚ロボットを示す斜視図である。また、図３は、図１の多脚ロボットによる荷物の運搬状況を説明する斜視図である。この第１実施形態の多脚ロボット１０は、複数台（例えば２台）が協調移動動作を行うように制御することで、例えば単一の荷物１を運搬するものである。この協調移動動作を実行するために、１台の多脚ロボット１０が、複数台の多脚ロボット１０全体の移動を決定するマスタロボット１１とされ、残りの多脚ロボット１０が、マスタロボット１１に追従して移動するスレーブロボット１２とされる。例えば、２台の多脚ロボット１０のうち、前方の多脚ロボット１０がマスタロボット１１とされ、後方の多脚ロボット１０がスレーブロボット１２とされる。

これらのマスタロボット１１及びスレーブロボット１２となる多脚ロボット１０は、図１に示すように、移動手段としての脚１３と、制御手段としての制御ユニット１４と、通信手段としての通信装置１５と、荷物１を運搬するために把持して支持する荷物把持機構１６と、を有して構成される。

脚１３は、２本以上（本実施形態では４本）が多脚ロボット１０の胴部１７に設けられ、各脚１３は、後述の如く複数の関節２１、２２、２３、２４を備えたリンク機構として構成される。つまり、各脚１３は、胴部１７の下部のコーナー部分に設置され、第１関節２１、第２関節２２、第３関節２３、第４関節２４がリンクによって下方へ向かって順次連結されたリンク機構により構成される。第１関節２１が胴部１７の下部に取り付けられる。

第１関節２１、第２関節２２、第３関節２３、第４関節２４の選択的な回転により、多脚ロボット１０はＸ軸に沿う前後方向に前進または後進し、また、Ｙ軸に沿う左右方向に左移動または右移動（横歩き）し、更に、Ｚ軸回りに旋回する。各関節２１、２２、２３、２４は、例えば電動モータ、ギア及びエンコーダ等の組み合わせにより構成される。

各脚１３は、後述の如く制御ユニット１４からの動作指令により個別に駆動される。尚、多脚ロボット１０は、脚１３が４本あるものを述べたが、２本または６本であってもよい。また、脚１３の１本当りの関節数は４に限らず、それ以外であってもよい。更に、各関節２１、２２、２３、２４の回転軸の組み合わせ順は、上述以外の組み合わせであってもよい。

通信装置１５は、周囲に存在する他の多脚ロボット１０の通信装置１５との間、またはオペレータが多脚ロボット１０を遠隔操作するための外部コントローラ２５との間で、多脚ロボット１０の移動に必要な情報を送受信するものであり、各多脚ロボット１０の胴部１７に設置される。例えば、マスタロボット１１とスレーブロボット１２との間では、通信装置１５を用いて、マスタロボット１１からスレーブロボット１２へマスタ−スレーブ通信が行われ、スレーブロボット１２からマスタロボット１１へスレーブ−マスタ通信が行われる。

制御ユニット１４は、図１及び図２に示すように、多脚ロボット１０の胴部１７内に設置され、制御部２６、計測用インターフェイス２７、通信用インターフェイス２８、脚モータ駆動部２９を備え、多脚ロボット１０の移動全般に関する処理を行う。

つまり、制御部２６は、計測用インターフェイス２７を経て加速度センサ３０、角速度センサ３１、周囲状況センサ３２、脚関節角度センサ３３、脚先力センサ３４及び荷物把持機構のセンサ類３５からの計測データを取り込んで処理する。

加速度センサ３０及び角速度センサ３１は胴部１７に設置され、加速度センサ３０が胴部１７に作用するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各方向の加速度を計測する。角速度センサ３１はジャイロセンサであり、胴部１７のロール、ピッチ及びヨーの３軸の角速度を計測する。また、周囲状況センサ３２は、胴部に設置された距離画像センサ、レーザレンジファインダ、ステレオカメラまたは赤外線距離センサなどであり、多脚ロボット１０の周囲に存在する他の多脚ロボット１０や障害物との距離、移動する床または地面３６の状況などを計測する。

脚関節角度センサ３３は、脚１３の各関節２１〜２４に設置されたアブソリュートエンコーダやポテンショメータなどであり、各関節２１〜２４の関節角度を計測する。また、脚先力センサ３４は、脚１３の脚先に設置された力センサであり、脚１３の脚先が床または地面３６に接触したときの反力を計測する。

荷物把持機構のセンサ類３５は、胴部１７に設置された荷物把持機構１６の構成要素の直線移動量及び回転移動量を計測するものである。荷物把持機構１６は、荷物１を支持した状態で、各構成要素がＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の水平方向に移動可能に構成され、且つＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各軸回りに回転可能に構成される。この各構成要素の水平及び回転方向の移動量が荷物把持機構のセンサ類３５によって計測される。

また、制御ユニット１４の制御部２６は、通信用インターフェース２８を介して、自身の通信装置１５と他の多脚ロボット１０の通信装置１５または外部コントローラ２５との間で送受信される通信データを処理する。更に、制御ユニット１４の制御部２６は、脚モータ駆動部２９を経て複数本の脚１３へ動作指令を送信して脚１３の関節２１、２２、２３、２４のモータを駆動制御し、各脚１３の動作を制御する。

また、制御部２６は、外部コントローラ２５からの動作指令に応じた脚１３の動作軌道の生成のほか、脚１３を動かす順序や、この脚１３の動作順序と重心を移動させる動作とを組み合わせた歩容を生成する。

脚１３の動作軌跡については、歩行のための軌道が関数の形で事前に与えられており、制御部２６は、外部コントローラ２５からの動作指令に応じて軌道の関数を変更することで、脚１３の動作軌道を決定する。制御部２６で行なわれる処理としては、例えば外部コントローラ２５から前進の動作指令が入力された場合に、この動作指令の大小に応じて歩幅の大小が変化するように、脚１３の動作軌道を決定する。動作軌道で変更される項目として、歩幅のほかに、脚上げ高さや動作軌道上の動作速度などがある。

歩容のパターンとしては、一般に多脚ロボット１０の脚１３を１脚ずつ動作させるクロール歩容のほか、対角の２脚を同時に動作させるトロット歩容、前後２脚を同時に左右交互に動作させるペース歩容などがある。重心移動の動作を組み合わせた歩容としては、脚１３を動作させるフェーズと、脚１３を全て接地させた状態で全ての脚１３を同じ方向へ動作させて胴部を移動させる重心移動フェーズとを組み合わせた歩容が考えられる。

上述のクロール歩容を用いて図３に示すようにマスタロボット１１とスレーブロボット１２により荷物１を協調して運搬する複数ロボットの協調移動システム２０では、マスタロボット１１とスレーブロボット１２は、外部コントローラ２５からの動作指令に基づき同時に動作を開始する。例えば、クロール歩容の場合には、胴部１７を移動させる重心移動のフェーズと、脚１３を次の目標着地位置まで動作させるフェーズとがあるため、マスタロボット１１とスレーブロボット１２は、重心移動フェーズにおいて同期をとる必要がある。万一同期がとれなくなったときには、マスタロボット１１とスレーブロボット１２のロボット間距離Ｌが変動してしまい、荷物１を落下させる恐れがある。

マスタロボット１１とスレーブロボット１２が同期をとる方法としては、外部コントローラ２５から、マスタロボット１１とスレーブロボット１２の両通信装置１５へ動作指令を同時に送信する方法が考えられる。その他、マスタロボット１１及びスレーブロボット１２の通信装置１５による通信速度が高速である場合（例えば光通信等）には、この高速通信を送受信する通信装置１５によって同期をとることが可能である。例えば、スレーブロボット１２の通信装置１５が、マスタロボット１１の通信装置１５から発信された光通信による信号を同期信号として受信することにより、スレーブロボット１２の動作が開始することで、マスタロボット１１とスレーブロボット１２が同期をとることが可能になる。

また、マスタロボット１１及びスレーブロボット１２の通信装置１５による通信速度が遅い場合には、マスタロボット１１及びスレーブロボット１２の制御ユニット１４における内部時計の時刻を予め一致させておき、例えば、マスタロボット１１の通信装置１５からスレーブロボット１２の通信装置１５へ、同期信号としての動作開始時刻を含む信号を予め発信し、この動作開始時刻を基準にマスタロボット１１及びスレーブロボット１２が動作を同時に開始するようにしてもよい。

更に、マスタロボット１１及びスレーブロボット１２が、発光信号や電波信号などを同期信号として用いて同期情報を送受信する同期専用の通信手段を備え、例えば、スレーブロボット１２の同期専用通信手段が、マスタロボット１１の同期専用通信手段から発信された例えば発光信号を受信したときに、スレーブロボット１２が動作を開始するようにしてもよい。

ところで、図３に示すように、前述のクロール歩容を用いてマスタロボット１１とスレーブロボット１２により荷物１を協調して運搬する場合、マスタロボット１１は、床または地面３６に接触する例えば３本の支持脚の接触点により形成される現在のマスタ支持多角形３７（を水平面に投影して得られる多角形）の内側領域に、現在のマスタロボット１１の姿勢安定指標としての重心を水平面に投影した投影点である、現在姿勢安定点としてのマスタ現在重心点３８が収まる状態で歩行する。また、スレーブロボット１２も同様に、現在のスレーブ支持多角形３９（を水平面に投影して得られる多角形）の内側領域に、スレーブ現在重心点４０が収まる状態で歩行する。マスタロボット１１、スレーブロボット１２は、それぞれのマスタ現在重心点３８、スレーブ現在重心点４０が水平面に投影したマスタ支持多角形３７、水平面に投影したスレーブ支持多角形３９のそれぞれの内側領域から外れたときに転倒してしまう。なお、４本以上の支持脚の接触点により支持多角形が形成される場合、すべての接触点が同一平面上にあるとは限らず、これらの接触点は数学的な意味の多角形を形成しないが、ここでは便宜的に支持多角形という用語を用いている。

ここで、マスタ支持多角形３７及びマスタ現在重心点３８は、マスタロボット１１に設置された例えば脚関節角度センサ３３及び脚先力センサ３４からの計測データにより得られる。また、スレーブ支持多角形３９及びスレーブ現在重心点４０は、スレーブロボット１２に設置された例えば脚関節角度センサ３３及び脚先力センサ３４からの計測データにより得られる。

前述の如く、マスタロボット１１とスレーブロボット１２とを同期して動作させて荷物１を協調運搬する場合には、マスタロボット１１とスレーブロボット１２の脚１３の着地位置は、マスタロボット１１とスレーブロボット１２のそれぞれが対応する地形などによって異なる状況になる。このため、次の重心移動を行なうための支持多角形の形状は、マスタ支持多角形３７とスレーブ支持多角形３９とで異なってしまう。更に、マスタロボット１１とスレーブロボット１２は、ロボット間距離Ｌを変化させずに重心移動を行なうためには、互いの移動ベクトル（移動方向と移動量）が同一になる必要がある。

これを実現するために、まず、スレーブロボット１２の制御ユニット１４の制御部２６は、スレーブロボット１２に関する現在のスレーブ支持多角形３９及びスレーブ現在重心点４０を、通信装置１５を経てマスタロボット１１へ送信する。

次に、マスタロボット１１の制御ユニット１４の制御部２６は、図４に示すように、マスタロボット１１のマスタ支持多角形３７とスレーブロボット１２のスレーブ支持多角形３９とを、マスタ現在重心点３８とスレーブ現在重心点４０とが一致するように重ね合わせる。マスタロボット１１の制御ユニット１４の制御部２６は、この状態で、マスタ支持多角形３７の３辺及びスレーブ支持多角形３９の３辺の合計６辺までの距離のうちの最短距離が最大となる点を探索する。この探索は、例えば図５に示すような、前記６辺までの距離のうちの最短距離を高さ軸上にプロットした３次元グラフの頂点Ｐを求めることでなされる。この頂点Ｐが、マスタロボット１１とスレーブロボット１２との共通の目標姿勢安定点としての目標重心点４１（図４）となる。

マスタロボット１１の制御ユニット１４の制御部２６は、図４に示すように、マスタ現在重心点３８から目標重心点４１までのマスタ動作ベクトル４２と、スレーブ現在重心点４０から目標重心点４１までのスレーブ動作ベクトル４３とを同一の値に設定する。そして、マスタロボット１１の制御ユニット１４の制御部２６は、マスタ動作ベクトル４２に基づいてマスタロボット１１の次の動作のためのマスタ動作計画を作成すると共に、スレーブ動作ベクトル４３に基づいてスレーブロボット１２の次の動作のためのスレーブ動作計画を作成して、このスレーブ動作計画を通信装置１５を経てスレーブロボット１２へ送信する。

マスタロボット１１の制御ユニット１４の制御部２６は、マスタ動作計画を実行してマスタロボット１１を動作させ、また、スレーブロボット１２の制御ユニット１４の制御部２６は、スレーブ動作計画を実行してスレーブロボット１２を、マスタロボット１１と同期して動作させる。

以上のように構成されたことから、この第１実施形態によれば、次の効果（１）を奏する。
（１）マスタロボット１１の制御ユニット１４の制御部２６が、マスタ動作計画の元となるマスタ動作ベクトル４２と、スレーブ動作計画の元となるスレーブ動作ベクトル４３とを同一の値に設定し、且つマスタロボット１１とスレーブロボット１２が同期して動作する。このため、これらのマスタロボット１１とスレーブロボット１２とによって、単一の荷物１を安定して協調運搬することができる。

ここで、目標重心点４１は、図５を用いて探索により求めたが、例えば図４に示すように、マスタ支持多角形３７とスレーブ支持多角形３９とが重ね合わされた状態で各辺に略内接する内接円４４を描き、この内接円４４の中心位置として幾何学的に求めてもよい。

また、目標重心点４１は、マスタ支持多角形３７とスレーブ支持多角形３９の合計６辺までの距離の最短距離に基づいて求められる必要はない。即ち、マスタロボット１１の制御ユニット１４の制御部２６は、マスタロボット１１及びスレーブロボット１２の進行方向である図４のＸ軸方向に直交するＹ軸方向は考慮せず、Ｘ軸方向に沿う直線上でマスタ支持多角形３７とスレーブ支持多角形３９の辺までの距離の最短距離が最大となる点を求め、この点を目標重心点４５としてもよい。

［Ｂ］第２実施形態（図２、図３及び図６）
図６は、第２実施形態に係る複数ロボットの協調移動システムにおける制御ユニットが、マスタ支持多角形及びスレーブ支持多角形を用いてマスタ目標重心点及びスレーブ目標重心点を求める状況を説明する説明図である。この第２実施形態において、第１実施形態と同様な部分については、同一の符号を付すことにより説明を簡略化し、または省略する。

第２実施形態の複数ロボットの協調移動システム５０(図３)が第１実施形態と異なる点は、制御手段としての制御ユニット５１の制御部２６が、マスタロボット１１とスレーブロボット１２とのロボット間距離Ｌを所定値（例えば一定値）に設定した状態で、スレーブ支持多角形３９(図６)の各辺までの距離に基づいてこのスレーブ支持多角形３９内にスレーブ安定余裕値５４を求め、マスタ支持多角形３７の各辺までの距離に基づいてこのマスタ支持多角形３７内にマスタ安定余裕値５３を求め、これらのマスタ安定余裕値５３及びスレーブ安定余裕値５４に基づいて、マスタ目標姿勢安定点としてのマスタ目標重心点５５、及びスレーブ目標姿勢安定点としてのスレーブ目標重心点５６を求める点である。

第１実施形態における複数ロボットの協調移動システム２０によれば、マスタロボット１１とスレーブロボット１２が同期処理と、重心移動時の動作ベクトル(マスタ動作ベクトル４２、スレーブ動作ベクトル４３)を一致させることとによって、ロボット間距離Ｌの変動を発生することなく移動できる。しかしながら、実際には、マスタロボット１１とスレーブロボット１２の進行方向が一致していない状況の発生が想定される。つまり、図４のマスタ現在重心点３８とスレーブ現在重心点４０とを一致させた場合においても進行方向であるＸ方向が一致していない状況となり、進行方向がどの程度ずれているかが分からない状況では、目標重心点４１を最適に決定できなくなる恐れがある。

また、多脚ロボット１０の歩行中に脚先のスリップや地面の沈み込み等によって、マスタロボット１１とスレーブロボット１２の相対位置が変化する事象の発生も想定される。この場合には、マスタロボット１１とスレーブロボット１２の重心移動時の動作ベクトル(マスタ動作ベクトル４２、スレーブ動作ベクトル４３)を一致させただけでは、マスタロボット１１とスレーブロボット１２の相対位置の変化により生じたロボット間距離Ｌの誤差が蓄積される場合がある。

第２実施形態の複数ロボットの協調移動システム５０(図３)は、マスタロボット１１とスレーブロボット１２との進行方向が一致しない場合や、マスタロボット１１とスレーブロボット１２との相対位置が変化した場合であっても、マスタロボット１１とスレーブロボット１２とのロボット間距離Ｌを常に所定値（例えば一定値）に修正して、マスタロボット１１及びスレーブロボット１２を動作させるものである。

つまり、スレーブロボット１２の制御ユニット５１の制御部２６(図２)は、スレーブロボット１２の例えば脚関節角度センサ３３及び脚先力センサ３４からの計測データによりスレーブ支持多角形３９及びスレーブ現在重心点４０の情報を得、通信装置１５を経てこれらの情報をマスタロボット１１へ送信する。また、マスタロボット１１の制御ユニット５１の制御部２６も、マスタロボット１１の例えば脚関節角度センサ３３及び脚先力センサ３４からの計測データによりマスタ支持多角形３７及びマスタ現在重心点３８の情報を得る。更に、このマスタロボット１１の制御ユニット５１の制御部２６は、例えば周囲状況センサ３２及び荷物把持機構のセンサ類３５からの計測データにより、マスタロボット１１とスレーブロボット１２との相対位置（特に相対距離、つまりロボット間距離Ｌ）、マスタロボット１０に対するスレーブロボット１２の進行方向のずれ角α(図６)を得る。

次に、マスタロボット１１の制御ユニット５１の制御部２６は、図６に示すように、マスタ現在重心点３８とスレーブ現在重心点４０とを実際の位置関係で設定すると共に、マスタ支持多角形３７を含む平面に格子状のメッシュ５７を生成し、このメッシュ５７におけるマスタ支持多角形３７内の任意の格子点にマスタ目標重心候補点５８を設定する。

引き続き、マスタロボット１１の制御ユニット５１の制御部２６は、マスタ目標重心候補点５８を中心とし、所定値（例えば一定値）に設定されたマスタロボット１１とスレーブロボット１２のロボット間距離Ｌの値を半径とした円弧６０を、スレーブ支持多角形３９を横切るように描き、この円弧６０上に一定刻み幅で軌道点を複数設定する。そして、マスタロボット１１の制御ユニット５１の制御部２６は、各軌道点からスレーブ支持多角形３９の各辺（３辺）までの距離のうちの最短距離が最大値となる軌道点をスレーブ目標重心候補点５９とし、その最大値をスレーブ安定余裕値５４として求める。

マスタロボット１１の制御ユニット５１の制御部２６は、上述の処理を、マスタ支持多角形３７内のメッシュ５７の全ての格子点（即ち全てのマスタ目標重心候補点５８）において行う。次に、マスタロボット１１の制御ユニット５１の制御部２６は、これらの各マスタ目標重心候補点５８からマスタ支持多角形３７の各辺（３辺）までの距離の最短距離の値を、マスタ安定余裕値５３としてそれぞれ求める。

その後、マスタロボット１１の制御ユニット５１の制御部２６は、上述のようにして求めた複数のマスタ安定余裕値５３と、各マスタ安定余裕値５３に対応づけられたスレーブ安定余裕値５４とを合算し、この合算した値が最大となるマスタ安定余裕値５３及びスレーブ安定余裕値５４の組み合わせを選択し、この組み合わせに対応するマスタ目標重心候補点５８、スレーブ目標重心候補点５９を、それぞれマスタ目標重心点５５、スレーブ目標重心点５６として決定する。

次に、マスタロボット１１の制御ユニット５１の制御部２６は、マスタロボット１１のマスタ現在重心点３８からマスタ目標重心点５５までマスタロボット１１を次に動作（特に重心移動動作）させるためのマスタ動作計画を作成すると共に、スレーブロボット１２のスレーブ現在重心点４０からスレーブ目標重心点５６までスレーブロボット１２を次に動作（特に重心移動動作）させるためのスレーブ動作計画を作成して、このスレーブ動作計画を、通信装置１５経てスレーブロボット１２へ送信する。その後、マスタロボット１１の制御ユニット５１の制御部２６は、上述のマスタ動作計画を実行してマスタロボット１１を動作（特に重心移動動作）させる。また、スレーブロボット１２の制御ユニット５１の制御部２６は、上述のスレーブ動作計画を実行してスレーブロボット１２を、マスタロボット１１と同期して動作（特に重心移動動作）させる。

以上のように構成されたことから、この第２実施形態によれば、次の効果（２）を奏する。
（２）マスタロボット１１の制御ユニット５１の制御部２６が、マスタ目標重心点５５とスレーブ目標重心点５６とを、マスタロボット１１とスレーブロボット１２のロボット間距離Ｌを所定値（例えば一定値）に設定した条件下で個別に求め、マスタロボット１１は、マスタ現在重心点３８からマスタ目標重心点５５へ動作を行い、スレーブロボット１２は、スレーブ現在重心点４０からスレーブ目標重心点５６へ、マスタロボット１１と同期して動作を行う。このため、マスタロボット１１とスレーブロボット１２間の相対位置の変化や、進行方向を含めた両ロボット１１、１２の姿勢にずれが生じた場合においても、マスタロボット１１とスレーブロボット１２のロボット間距離Ｌを上記所定値に常に修正できる。この結果、マスタロボット１１とスレーブロボット１２とによって、単一の荷物１を安定して協調運搬することができる。

なお、マスタ目標重心点５５とスレーブ目標重心点５６の決定に際しては、例えば、まず先に、マスタ支持多角形３７内のメッシュ５７の各格子点において、マスタ支持多角形３７の各辺(３辺)までの距離のうちの最短距離が最大となる格子点をマスタ目標重心点５５とし、そのときの最大値をマスタ安定余裕値５３として決定してもよい。更に、マスタ目標重心点５５を中心とし、マスタロボット１１とスレーブロボット１２とのロボット間距離Ｌの値を半径とする円弧６０上に軌道点を複数設定し、各軌道点において、スレーブ支持多角形３９の各辺(３辺)までの距離のうちの最短距離が最大値となる軌道点をスレーブ目標重心点５６とし、その最大値をスレーブ安定余裕値５４として決定してもよい。

また、マスタ安定余裕値５３、スレーブ安定余裕値５４を決定する際に、マスタ支持多角形３７、スレーブ支持多角形３９の各辺（３辺）までの距離を考慮する必要はない。つまり、スレーブロボット１２の進行方向に沿う直線状上でスレーブ支持多角形３９の辺までの距離のうちの最短距離の最大値をスレーブ安定余裕値５４とし、また、マスタロボット１１の進行方向に沿う直線上でマスタ支持多角形３９の辺までの距離のうち最短距離の値を、マスタ安定余裕値５３としてそれぞれ決定してもよい。

更に、上述の第１及び第２実施形態においては、姿勢安定点は、マスタロボット１１、スレーブロボット１２のそれぞれの重心を水平面に投影した投影点である重心点（マスタ現在重心点３８、スレーブ現在重心点４０、目標重心点４１、マスタ目標重心点５５、スレーブ目標重心点５６）の場合を述べた。これに対し、マスタロボット１１、スレーブロボット１２に作用する重力加速度及びそれ以外の加速度（例えば重力加速度に直交する水平方向の加速度）による転倒モーメントがマスタ支持多角形３７、スレーブ支持多角形３９の面（平面、近似平面または水平投影面）で釣り合うゼロモーメントポイント（ＺＭＰ）を姿勢安定点とし、このＺＭＰを重心点に代えて用いてもよい。なお、同一平面上にない４点以上から形成される支持多角形の近似平面は、各点の位置に基づき最小二乗法などを用いて求めることができる。

ＺＭＰは、マスタロボット１１、スレーブロボット１２の胴部１７に設置された加速度センサ３０により計測されて得られる加速度ベクトルと、重心に作用する重力ベクトルとの合成ベクトルが、マスタ支持多角形３７、スレーブ支持多角形３９の面（平面、近似平面または水平投影面）で交わる点として求められる。また、ＺＭＰは、マスタロボット１１、スレーブロボット１２における脚１３の脚先に脚先力センサ３４が設置されたとき、この脚先力センサ３４により計測されて得られた床または地面３６の反力ベクトルによる転倒モーメントの釣り合い点として求められる。

［Ｃ］第３実施形態（図２、図７）
図７は、第３実施形態に係る複数ロボットの協調移動システムにおける制御ユニットが、マスタロボットとスレーブロボットの胴部高さを制御する状況を説明する両ロボットの側面図である。この第３実施形態において、第１及び第２実施形態と同様な部分については、同一の符号を付すことにより説明を簡略化し、または省略する。

第３実施形態の複数ロボットの協調移動システム７０が第１及び第２実施形態と異なる点は、マスタロボット１１の制御ユニット７１の制御部２６が、荷物１の目標高さと、床または地面３６の高さ変化に対応する胴部１７の高さ変化と、脚１３の付け根（第１関節２１）から脚先までの脚伸展度７３とを考慮して、マスタロボット１１用のマスタ目標胴部高さ７４、及びスレーブロボット１２用のスレーブ目標胴部高さ７５を決定し、マスタロボット１１及びスレーブロボット１２が床または地面３６の変化（凹凸）に対応しながら荷物１を協調して運搬するよう構成された点である。

一般に、マスタロボット１１とスレーブロボット１２がそれぞれ異なる高さの地形にいる場合、例えばマスタロボット１１が段差７６に乗り上がり、スレーブロボット１２が平坦な基準面７７にいる場合には、マスタロボット１１とスレーブロボット１２との胴部１７の高さが異なることから、荷物１が傾斜してしまうことが想定される。荷物把持機構１６に回転方向の自由度がある場合には、荷物１の傾斜はある程度許容されるが、荷物把持機構１６の自由度以上の高低差がマスタロボット１１とスレーブロボット１２間に生じた場合には、荷物１を落下させるリスクが高くなる。そこで、マスタロボット１１とスレーブロボット１２で胴部１７の高さを制御して、荷物１の姿勢を水平、もしくは荷物１において許容される傾斜角度範囲内に制御する必要がある。
なお、荷物１の傾斜角とは、例えば、マスタロボット１１とスレーブロボット１２のそれぞれの荷物把持機構１６が荷物１を支持する支持点を結ぶ直線が水平面に対してなす角度として定義したり、あるいは荷物１の形状が定まっている場合などでは、荷物１の基準直線を予め定めておき、この基準直線が水平面に対してなす角度として定義できる。このように荷物１の傾斜角を予め適宜に定義しておけば、定義された傾斜角に基づいて許容される傾斜角度についても予め定めることができる。

マスタロボット１１の制御ユニット７１の制御部２６は、脚関節角度センサ３３(図２)が計測する脚１３の各関節２１〜２４の関節角度から胴部１７の高さ（マスタ胴部高さＨ１）を算出する。また、スレーブロボット１２の制御ユニット７１の制御部２６も、脚１３の各関節２１〜２４の関節角度から胴部１７の高さ（スレーブ胴部高さＨ２）を算出する。また、マスタロボット１１、スレーブロボット１２の制御ユニット７１の制御部２６は、脚先力センサ３４が床または地面３６（段差７６、基準面７４）からの反力を検知したときのマスタ胴部高さＨ１、スレーブ胴部高さＨ２の変化から、床または地面３６の高さ変化（凹凸）を認識する。更に、マスタロボット１１、スレーブロボット１２の制御ユニット７１の制御部２６は、脚１３の各関節２１〜２４の関節角度から、脚１３の付け根から脚先までの脚伸展度７３を算出する。

スレーブロボット１２の制御ユニット７１の制御部２６は、上述のようにして算出したスレーブロボット１２におけるスレーブ胴部高さＨ２及び脚伸展度７３を、通信装置１５を経てマスタロボット１１へ送信する。

マスタロボット１１の制御ユニット７１の制御部２６は、荷物１の目標高さと、荷物１の許容傾斜角度範囲と、荷物把持機構１６の傾斜可能範囲と、床または地面３６の高さ変化によるマスタ胴部高さＨ１及びスレーブ胴部高さＨ２の変化とに基づいて、マスタロボット１１のマスタ目標胴部高さ７４及びスレーブロボット１２のスレーブ目標胴部高さ７５を決定する。例えば、マスタロボット１１の制御ユニット７１の制御部２６は、マスタ胴部高さＨ１とスレーブ胴部高さＨ２との差分を計算し、その差分値をマスタ部高さＨ１、スレーブ胴部高さＨ２の一方に加算し、他方から減算して、マスタ目標胴部高さ７４及びスレーブ目標胴部高さ７５を決定する。

具体的には、マスタロボット１１が段差７６に乗り上げた場合、マスタ胴部高さＨ１とスレーブ胴部高さＨ２との差分値がマスタ胴部高さＨ１から減算され、スレーブ胴部高さＨ２に加算されて、マスタロボット１１のマスタ胴部高さＨ１が高くなり過ぎることが回避され、荷物１が水平または許容傾斜角度範囲に調整される。

但し、マスタ目標胴部高さ７４及びスレーブ目標胴部高さ７５を最終的に決定するためには、マスタロボット１１とスレーブロボット１２の脚伸展度７３が考慮される。つまり、マスタロボット１１のマスタ胴部高さＨ１やスレーブロボット１２のスレーブ胴部高さＨ２が過度に低くなると、マスタロボット１１やスレーブロボット１２の脚伸展度が過小になる。また、マスタロボット１１のマスタ胴部高さＨ１やスレーブロボット１２のスレーブ胴部高さＨ２が過度に高くなると、マスタロボット１１やスレーブロボット１２の脚伸展度７３が過大になる。このようにマスタロボット１１やスレーブロボット１２の脚伸展度７３が過小または過大になると、脚１３の各関節２１〜２４の関節角度が可動範囲の限界に近づいてしまう。

このため、マスタロボット１１の制御ユニット７１の制御部２６は、マスタロボット１１及びスレーブロボット１２の脚１３の関節角度が可動範囲内に収まるように、マスタロボット１１及びスレーブロボット１２の脚伸展度７３を調整することで、マスタロボット１１のマスタ目標胴部高さ７４及びスレーブロボット１２のスレーブ目標胴部高さ７５を最終的に決定する。

マスタロボット１１の制御ユニット７１の制御部２６は、決定したスレーブ目標胴部高さ７５をスレーブロボット１２へ送信すると共に、マスタロボット１１のマスタ胴部高さＨ１をマスタ目標胴部高さ７４にすべく、マスタロボット１１における脚１３の各関節２１〜２４の関節角度を制御した状態で、第１及び第２実施形態の動作を実行する。また、スレーブロボット１２の制御ユニット７１の制御部２６は、スレーブロボット１２のスレーブ胴部高さＨ２をスレーブ目標胴部高さ７５にすべく、スレーブロボット１２における脚１３の各関節２１〜２４の関節角度を制御した状態で、第１または第２実施形態の動作を実行する。

以上のように構成されたことから、この第３実施形態によれば、第２実施形態の効果（１）または第２実施形態の効果（２）と同様な効果を奏するほか、次の効果（３）を奏する。

（３）マスタロボット１１のマスタ目標胴部高さ７４及びスレーブロボット１２のスレーブ目標胴部高さ７５が、荷物１の目標高さ及び許容傾斜角度範囲、荷物把持機構１６の傾斜可能範囲、床または地面３６の高さ変化に対応するマスタ胴部高さＨ１及びスレーブ胴部高さＨ２の変化、並びにマスタロボット１１及びスレーブロボット１２の脚伸展度７３に基づいて決定され、マスタロボット１１のマスタ胴部高さＨ１がマスタ目標胴部高さ７４に、スレーブロボット１２のスレーブ胴部高さＨ２がスレーブ目標胴部高さ７５にそれぞれ制御される。このため、床または地面３６の高さが変化した場合においても、マスタロボット１１のマスタ胴部高さＨ１及びスレーブロボット１２のスレーブ胴部高さＨ２が過度に高くまたは低くならないので、荷物１を水平または許容傾斜角度範囲に設定できる。この結果、マスタロボット１１及びスレーブロボット１２により、単一の荷物１を落下させることなく安定して協調運搬することができる。

［Ｄ］第４実施形態（図２、図８）
図８は、第４実施形態に係る複数ロボットの協調移動システムにおける制御ユニットが、マスタロボット及びスレーブロボットの胴部姿勢角を制御する状況を説明する両ロボットの側面図である。この第４実施形態において、第１、第２及び第３実施形態と同様な部分については、同一の符号を付すことにより説明を簡略化し、または省略する。

第４実施形態の複数ロボットの協調移動システム８０が第１、第２及び第３実施形態と異なる点は、マスタロボット１１の制御ユニット８１の制御部２６が、マスタロボット１１におけるマスタ支持多角形３７(図３)の傾斜角θａを用いて、胴部１７のマスタ目標胴部姿勢角θａｏを決定し、胴部１７のマスタ胴部姿勢角をマスタ目標胴部姿勢角θａｏに制御し、また、スレーブロボット１２の制御ユニット８１の制御部２６が、スレーブロボット１２のスレーブ支持多角形３９(図３)の傾斜角θｂを用いて、胴部１７のスレーブ目標胴部姿勢角θｂｏを決定し、胴部１７のスレーブ胴部姿勢角をスレーブ目標胴部姿勢角θｂｏに制御することで、スロープや階段のような傾斜が連続して続く環境において、マスタロボット１１及びスレーブロボット１２が荷物１を協調して運搬するよう構成された点である。

マスタロボット１１及びスレーブロボット１２では、脚１３のうち床または地面３６に接触した支持脚を結んで形成される支持多角形（マスタ支持多角形３７、スレーブ支持多角形３９）の傾斜角（傾斜角θａ、θｂ）は、胴部１７に設置された加速度センサ３０及び角速度センサ３１を組み合わせた慣性計測装置（ＩＭＵ）によって計測される。傾斜角（傾斜角θａ、θｂ）については、支持多角形を形成する各点の位置に基づいて支持平面を設定し、この支持平面と水平面の間の角度を支持多角形の傾斜角としてもよい。支持多角形が同一平面上にない４点以上から形成される場合には、各点の位置に基づいて例えば最小二乗法などで求めた近似的な平面（最小二乗平面）を支持平面と設定すればよい。
なお、傾斜角や姿勢角については、例えば胴部１７の前後方向とこれに直交する左右方向の２方向などについてそれぞれ計測・算出等する必要があるが、図８では胴部１７の前後方向、すなわち進行方向について例示している。
マスタロボット１１の制御ユニット８１の制御部２６は、マスタ支持多角形３７の傾斜角θａをベースとし、荷物把持機構１６の傾斜可能範囲、荷物１の許容傾斜角度範囲及びマスタロボット１１の脚伸展度７３を加味して、マスタ目標胴部姿勢角θａｏを決定する。そして、マスタロボット１１の制御ユニット８１の制御部２６は、マスタロボット１１の脚１３の関節角度を調整することで、マスタロボット１１の胴部１７のマスタ胴部姿勢角をマスタ目標胴部姿勢角θａｏに制御する。

また、スレーブロボット１２の制御ユニット８１の制御部２６は、スレーブ支持多角形３９の傾斜角θｂをベースとし、荷物把持機構１６の傾斜可能範囲、荷物１の許容傾斜角度範囲及びスレーブロボット１２の脚伸展度７３を加味して、スレーブロボット１２の胴部１７のスレーブ目標胴部姿勢角θｂｏを決定する。そして、このスレーブロボット１２の制御ユニット８１の制御部２６は、通信装置１５を用いてスレーブ目標胴部姿勢角θｂｏをマスタロボット１１へ送信すると共に、スレーブロボット１２の脚１３の関節角度を調整することで、スレーブロボット１２の胴部１７のスレーブ胴部姿勢角をスレーブ目標胴部姿勢角θｂｏに制御する。

また、マスタロボット１１の制御ユニット８１の制御部２６は、マスタ目標胴部姿勢角θａｏとスレーブ目標胴部姿勢角θｂｏとを比較したとき、荷物把持機構１６がこの荷物把持機構１６の傾斜可能範囲を超え、または荷物１がこの荷物１の許容傾斜角度範囲を超えると判断した場合に、荷物把持機構１６が荷物把持機構１６の傾斜可能範囲を満たし、且つ荷物１が荷物１の許容傾斜角度範囲を満たすように、マスタ目標胴部姿勢角θａｏとスレーブ目標胴部姿勢角θｂｏの少なくとも一方を修正する。

マスタロボット１１の制御ユニット８１の制御部２６は、スレーブ目標胴部姿勢角θｂｏが修正された場合には、この修正後のスレーブ目標胴部姿勢角θｂｏをスレーブロボット１２へ送信すると共に、マスタ目標胴部姿勢角θａｏが修正された場合に、マスタロボット１１の胴部１７のマスタ胴部姿勢角を修正後のマスタ目標胴部姿勢角θａｏに制御する。また、スレーブロボット１２の制御ユニット８１の制御部２６は、スレーブ目標胴部姿勢角θｂｏが修正された場合には、スレーブロボット１２の胴部１７のスレーブ胴部姿勢角を修正後のスレーブ目標胴部姿勢角θｂｏに制御する。

以上のように構成されたことから、この第４実施形態によれば、第１実施形態の効果（１）または第２実施形態の効果（２）と同様な効果を奏し、更に第３実施形態の効果（３）と同様な効果を奏するほか、次の効果（４）を奏する。

（４）マスタロボット１１では、胴部１７のマスタ胴部姿勢角が、マスタロボット１１のマスタ支持多角形３７の傾斜角θａを用いて決定されるマスタ目標胴部姿勢角θａｏに制御され、また、スレーブロボット１２では、胴部１７のスレーブ胴部姿勢角が、スレーブロボット１２のスレーブ支持多角形３７の傾斜角θｂを用いて決定されるスレーブ目標胴部姿勢角θｂｏに制御される。このため、傾斜が連続して続く床または地面３６の傾斜角に対応してマスタ目標胴部姿勢角θａｏ、スレーブ目標胴部姿勢角θｂｏを徐々に変化させて設定できる。この結果、マスタロボット１１、スレーブロボット１２における胴部１７のマスタ胴部姿勢角、スレーブ胴部姿勢角を床または地面３６の水平面から傾斜面へスムーズに移行させることができるので、マスタロボット１１及びスレーブロボット１２によって荷物１を安定して協調運搬することができる。

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができ、また、それらの置き換えや変更は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

例えば、各実施形態では、前方の多脚ロボット１０をマスタロボット１１とし、後方の多脚ロボット１０をスレーブロボット１２とする場合を述べたが、後方の多脚ロボット１０をマスタロボット１１とし、前方の多脚ロボット１０をスレーブロボット１２としてもよい。また、３台以上の多脚ロボット１０が単一の荷物１を協調して運搬してもよい。この場合には、複数台のうちの１台の多脚ロボット１０をマスタロボット１１とし、残りの複数台の多脚ロボット１０をスレーブロボット１２とする。

１…荷物、１０…多脚ロボット、１１…マスタロボット、１２…スレーブロボット、１３…脚（移動手段）、１４…制御ユニット（制御手段）、１５…通信装置（通信手段）、１６…荷物把持機構、１７…胴部、２０…複数ロボットの協調移動システム、２６…制御部、３６…床または地面、３７…マスタ支持多角形、３８…マスタ現在重心点（マスタ現在姿勢安定点）、３９…スレーブ支持多角形、４０…スレーブ現在重心点（スレーブ現在姿勢安定点）、４１…目標重心点（目標姿勢安定点）、４２…マスタ動作ベクトル、４３…スレーブ動作ベクトル、５０…複数ロボットの協調移動システム、５１…制御ユニット（制御手段）、５３…マスタ安定余裕値、５４…スレーブ安定余裕値、５５…マスタ目標重心点（マスタ目標姿勢安定点）、５６…スレーブ目標重心点（スレーブ目標姿勢安定点）、７０…複数ロボットの協調移動システム、７１…制御ユニット（制御手段）、７３…脚伸展度、７４…マスタ目標胴部高さ、７５…スレーブ目標胴部高さ、８０…複数ロボットの協調移動システム、８１…制御ユニット（制御手段）、Ｌ…ロボット間距離、Ｈ１…マスタ胴部高さ、Ｈ２…スレーブ胴部高さ、θａ、θｂ…傾斜角、θａｏ…マスタ目標胴部姿勢角、θｂｏ…スレーブ目標胴部姿勢角。

Claims (7)

1. 複数本の脚と、前記複数本の脚の動作に関する処理を実行する制御手段と、通信手段と、荷物を把持して支持する荷物把持機構と、をそれぞれ有するマスタロボットおよびスレーブロボットを備える複数ロボットの協調移動システムであって、
   前記制御手段が、床または地面に接触する支持脚の接触点により形成される現在の支持多角形の内側領域に、前記ロボットの姿勢安定指標の現在の投影点である現在姿勢安定点が収まるように制御し、
   前記スレーブロボットの制御手段は、前記スレーブロボットの前記支持多角形であるスレーブ支持多角形、及び前記現在姿勢安定点であるスレーブ現在姿勢安定点を、前記通信手段により前記マスタロボットへ送信し、
   前記マスタロボットの制御手段は、前記マスタロボットの前記支持多角形であるマスタ支持多角形、前記マスタロボットの前記現在姿勢安定点であるマスタ現在姿勢安定点、及び前記スレーブロボットより送信されたスレーブ支持多角形とスレーブ現在姿勢安定点の情報に基づいて、前記マスタロボットの次の動作のためのマスタ動作計画及び前記スレーブロボットの次の動作のためのスレーブ動作計画を作成するとともに、作成したスレーブ動作計画を前記通信手段により前記スレーブロボットへ送信し、
   前記マスタロボットの制御手段は、前記マスタ動作計画を実行して前記マスタロボットを動作させ、前記スレーブロボットの制御手段は、前記スレーブ動作計画を実行して前記スレーブロボットを、前記マスタロボットと同期して動作させるよう構成されたことを特徴とする複数ロボットの協調移動システム。
2. 前記マスタロボットの制御手段は、前記マスタ支持多角形と前記スレーブ支持多角形とを、前記マスタ現在姿勢安定点と前記スレーブ現在姿勢安定点とが一致するように重ね合わせ、前記マスタ支持多角形及び前記スレーブ支持多角形の各辺までの距離に基づいて前記マスタロボットと前記スレーブロボットとの共通の目標姿勢安定点を求めて、一致させた前記マスタ現在姿勢安定点およびスレーブ現在姿勢安定点と前記目標姿勢安定点までの動作ベクトルに基づいて前記マスタ動作計画および前記スレーブ動作計画を作成することを特徴とする請求項１記載の複数ロボットの協調移動システム
3. 前記マスタロボットの制御手段は、前記マスタロボットと前記スレーブロボットのロボット間距離を所定値に設定した状態で、前記スレーブ支持多角形の各辺までの距離に基づいて前記スレーブ支持多角形内にスレーブ安定余裕値を求め、また、前記マスタロボットの支持多角形であるマスタ支持多角形の各辺までの距離に基づいて前記マスタ支持多角形内にマスタ安定余裕値を求め、このマスタ安定余裕値及び前記スレーブ安定余裕値に基づいてマスタ目標姿勢安定点及びスレーブ目標姿勢安定点を求め、前記マスタ現在姿勢安定点及び前記マスタ目標姿勢安定点に基づいて前記マスタ動作計画を作成すると共に、前記スレーブ現在姿勢安定点及び前記スレーブ目標姿勢安定点に基づいて前記スレーブ動作計画を作成することを特徴とする請求項１記載の複数ロボットの協調移動システム。
4. 前記マスタロボットの制御手段は、荷物の目標高さと、地形の高さ変化に対応する胴部高さの変化と、脚の付け根から脚先までの脚伸展度とを考慮して、マスタロボット用のマスタ目標胴部高さ及びスレーブロボット用のスレーブ目標胴部高さを決定し、前記スレーブ目標胴部高さを前記スレーブロボットへ送信すると共に、前記マスタロボットの胴部高さを前記マスタ目標胴部高さに制御し、
   前記スレーブロボットの制御手段は、前記スレーブロボットの胴部高さを前記スレーブ目標胴部高さに制御するよう構成されたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の複数ロボットの協調移動システム。
5. 前記マスタロボットの制御手段は、前記マスタロボットにおける支持多角形の傾斜角を用いてマスタ目標胴部姿勢角を決定し、前記マスタロボットの胴部姿勢角を前記マスタ目標胴部姿勢角に制御し、
   前記スレーブロボットの制御手段は、前記スレーブロボットにおける支持多角形の傾斜角を用いてスレーブ目標胴部姿勢角を決定し、このスレーブ目標胴部姿勢角を前記マスタロボットへ送信すると共に、前記スレーブロボットの胴部姿勢角を前記スレーブ目標胴部姿勢角に制御するよう構成されたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の複数ロボットの協調移動システム。
6. 前記マスタロボットの制御手段は、マスタ目標胴部姿勢角とスレーブ目標胴部姿勢角とを比較して、荷物把持機構がその傾斜可能範囲を越えまたは荷物がその許容傾斜角度範囲を越えると判断したときに、前記荷物把持機構がその前記傾斜可能範囲を満たし且つ前記荷物がその前記許容傾斜角度範囲を満たすように、前記マスタ目標胴部姿勢角と前記スレーブ目標胴部姿勢角の少なくとも一方を修正し、修正後の前記スレーブ目標胴部姿勢角をロボットへ送信すると共に、前記マスタロボットの胴部姿勢角を修正後の前記マスタ目標胴部姿勢角に制御し、
   前記スレーブロボットの制御手段は、前記スレーブロボットの胴部姿勢角を修正後の前記スレーブ目標胴部姿勢角に制御するよう構成されたことを特徴とする請求項５に記載の複数ロボットの協調移動システム。
7. それぞれ複数本の脚を有するマスタロボットおよびスレーブロボットを備える複数ロボットの協調移動方法であって、
   前記マスタロボットおよび前記スレーブロボットは、前記複数本の脚のうち、床または地面に接触する支持脚の接触点により形成される現在の支持多角形の内側領域に、前記ロボットの姿勢安定指標の現在の投影点である現在姿勢安定点が収まるように制御され、
   前記スレーブロボットは、前記スレーブロボットの前記支持多角形であるスレーブ支持多角形、及び前記現在姿勢安定点であるスレーブ現在姿勢安定点を前記マスタロボットへ送信し、
   前記マスタロボットは、前記マスタロボットの前記支持多角形であるマスタ支持多角形、前記マスタロボットの前記現在姿勢安定点であるマスタ現在姿勢安定点、及び前記スレーブロボットより送信されたスレーブ支持多角形とスレーブ現在姿勢安定点の情報に基づいて、前記マスタロボットの次の動作のためのマスタ動作計画及び前記スレーブロボットの次の動作のためのスレーブ動作計画を作成するとともに、作成したスレーブ動作計画を前記通信手段により前記スレーブロボットへ送信し、
   前記マスタロボットは、前記マスタ動作計画を実行して動作し、前記スレーブロボットは、前記スレーブ動作計画を実行して、前記マスタロボットと同期して動作することを特徴とする複数ロボットの協調移動方法。

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