JP3429048B2 - Walking control device for legged mobile robot - Google Patents

Walking control device for legged mobile robot

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JP3429048B2
JP3429048B2 JP35131493A JP35131493A JP3429048B2 JP 3429048 B2 JP3429048 B2 JP 3429048B2 JP 35131493 A JP35131493 A JP 35131493A JP 35131493 A JP35131493 A JP 35131493A JP 3429048 B2 JP3429048 B2 JP 3429048B2
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Japan
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walking
joint
upper body
mobile robot
legged mobile
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正雄 西川
透 竹中
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Honda Motor Co Ltd
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Honda Motor Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、望ましくは胴体や腕な
どにこれらを駆動できる関節を持った脚式移動ロボット
が歩行中に、外乱のために安定した歩行継続が困難とな
ったとき、上体の歩容を変更して安定性を回復するよう
にした技術に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is preferably used when a legged mobile robot having joints capable of driving these bodies and arms is walking and it is difficult to continue stable walking due to disturbance. The present invention relates to a technique for restoring stability by changing the gait of the upper body.

【0002】[0002]

【従来の技術】脚式移動ロボット、特に2足歩行の脚式
移動ロボットの歩行制御装置としては、ロボットの上部
に重りと、この重りを駆動する関節を設け、それを駆動
して歩行に際して両脚を動かすために発生する慣性力を
キャンセルする手法が、提案されている(「2足歩行ロ
ボット資料集」(改訂第2版)文部省科学研究費・総合
研究(A)「2足歩行ロボットの機構と制御の研究」研
究グループ(昭和61年2月)、および「上体運動によ
り3軸モーメントを補償する2足歩行ロボットの開発」
(第6回知能移動ロボットシンポジウム、1992年5
月21日、22日))。又、本出願人も姿勢安定化制御
の一つとして、脚式移動ロボットが予期しない凹凸路面
に遭遇して例えば前傾するとき、予定時刻よりも早く着
地させて姿勢を回復させる技術などを提案している(特
開平5−254,465号)。
2. Description of the Related Art As a walking control device for a legged mobile robot, particularly a bipedal legged mobile robot, a weight and a joint for driving the weight are provided on the upper part of the robot, and both weights are driven when walking. A method of canceling the inertial force generated to move the robot has been proposed ("Biped Walking Robot Data Book" (Revised 2nd Edition) Ministry of Education, Science, and Research (A) "Biped Walking Robot Mechanism" And Control Research "research group (February 1986), and" Development of a biped robot that compensates for three-axis moments by body movements "
(6th Intelligent Mobile Robot Symposium, May 1992)
21st and 22nd of the month)). Further, the present applicant also proposes, as one of posture stabilization controls, a technique for landing earlier than the scheduled time to recover the posture when the legged mobile robot encounters an unexpected uneven road surface and leans forward, for example. (Japanese Patent Laid-Open No. 5-254,465).

【0003】外乱は横風や路面の凹凸、路面と足底との
間の滑りなど歩容設計の段階で予測できない全ての要素
を指すが、路面と足底との間のマクロ的な摩擦係数の変
化による滑り(このマクロ的な摩擦係数は、足底全体が
路面に密着している場合の、単純な物性値としての摩擦
係数も含むが、これ以外にも、路面の凹凸により、足底
が部分的にしか接地せず、このために見かけ上、摩擦係
数が低下して滑りが生ずる場合も含む)が、無視しがた
い。
Disturbance refers to all elements that cannot be predicted at the stage of gait design, such as side winds, unevenness of the road surface, and slippage between the road surface and the sole, but the macroscopic friction coefficient between the road surface and the sole is Sliding due to changes (This macroscopic friction coefficient includes the friction coefficient as a simple physical property value when the entire sole is in close contact with the road surface, but in addition to this, due to unevenness of the road surface, the sole It only touches the ground partly, which causes the friction coefficient to drop and causes slippage).

【0004】脚式移動ロボットが歩行できるのは、路面
と足底の間の摩擦力によるのであるが、この摩擦力はロ
ボットが歩行する際に体全体を動かすことで生ずる慣性
力に耐えなければならない。特に質量の重い脚を前後に
振り回すことで生ずる慣性力は、結局足底を通じて路面
に伝わり、これが推進力や制動力になるのであるが、2
足歩行ロボットにおいては、その際に空間的に離れて配
置された左右の脚が反対方向に振り回されることによ
り、垂直軸回りにロボットを旋回させようとする、スピ
ン力が働く。摩擦力が充分に高ければ、このスピン力は
摩擦力でキャンセルされ、ロボットは設計された方向に
進むことができるが、充分な摩擦力が確保できない場合
には、ロボットはスピン力のために、支持脚を中心に回
転し、これが原因で歩行の安定性が損なわれる。
The legged mobile robot can walk due to the frictional force between the road surface and the sole of the foot. This frictional force must withstand the inertial force generated by moving the entire body when the robot walks. I won't. The inertial force generated by swinging a heavier leg forward and backward is eventually transmitted to the road surface through the sole of the foot, and this becomes the propulsive force and the braking force.
In the legged robot, the left and right legs spatially separated from each other are swung in opposite directions, so that a spin force acts to turn the robot around a vertical axis. If the frictional force is high enough, this spin force is canceled by the frictional force, and the robot can proceed in the designed direction, but if sufficient frictional force cannot be secured, the robot will It rotates around the supporting leg, which causes the stability of walking to be impaired.

【0005】しかしながら、上記した従来技術の内、上
部に重りを設けて駆動する技術に共通することは歩容が
一定であり、何時も同じように上体を振り回しているか
ら、消費エネルギが大きく、それでありながら未知に外
乱には対応できない不都合があることである。また本出
願人が提案した技術にあっても、未知の外乱への対応が
未だ十分ではなかった。
However, among the above-mentioned conventional techniques, the technique common to driving by providing a weight on the upper part has a constant gait, and since the upper body is swung in the same manner at all times, the energy consumption is large, However, there is the inconvenience of not being able to respond to disturbances. Moreover, even with the technique proposed by the applicant, it is still not sufficient to deal with an unknown disturbance.

【0006】従って、この発明の目的は上体に駆動でき
る関節を備える脚式移動ロボットであって、路面と足底
との間の滑りなどの未知の外乱に遭遇したときにその関
節を駆動し、安定性を失うことなく、確実に歩行を継続
できるようにした脚式移動ロボットの歩行制御装置を提
供することにある。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a legged mobile robot having a joint capable of driving the upper body, which is capable of driving the joint when an unknown disturbance such as a slip between the road surface and the sole of the foot is encountered. It is an object of the present invention to provide a walking control device for a legged mobile robot capable of surely continuing walking without losing stability.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記した課題を解決する
ために、この発明は例えば請求項1項に示す如く少な
くとも上体駆動る上体関節を備えると共に、前記
体に連結される脚部に複数の関節を備え、前記脚部
節を駆動して歩行する脚式移動ロボットにおいて、前記
脚部を駆動することによって生じる慣性力を、前記上体
の動きによって少なくとも部分的に打ち消すように、
記上体関節駆動制御量を決定するように構成した。
In order to solve the above problems SUMMARY OF THE INVENTION This invention for example as shown in claim 1 wherein, provided with a body joint you driving at least the upper body, is connected to the body that includes a plurality of joints to the legs, the legged mobile robot to walk by driving the relationship <br/> clause of the legs, the
The inertial force generated by driving the legs is
The drive control amount of the upper body joint is determined so as to cancel at least partially by the movement of the.

【0008】[0008]

【作用】脚部を駆動することによって生じる慣性力を、
上体の動きによって少なくとも部分的に打ち消すよう
に、前記上体関節の駆動制御量を決定することから、上
体の駆動制御量の決定が容易となり、搭載するマイクロ
コンピュータを用いて決定するときも、比較的低レベル
のもので足りると共に、歩容データの開発効率を高める
ことができる。さらに、歩行路面において摩擦力が不足
して安定性が低下しても容易に確保ないし回復させるこ
とができる。
[Operation] The inertial force generated by driving the legs is
At least partially cancel out by upper body movement
In addition, since the drive control amount of the body joint is determined, it becomes easy to determine the drive control amount of the upper body, and when the determination is made using the microcomputer mounted, a relatively low level is sufficient, and The development efficiency of gait data can be improved. In addition, the frictional force is insufficient on the walking surface
Even if the stability decreases, it is easy to secure or recover.
You can

【0009】[0009]

【実施例】以下具体的な実施例について詳述する。尚、
以下で歩容とは、単に脚部の関節角度の時系列変化を意
味するだけでなく、上体や腕などの関節も含めた全ての
関節角度の時系列変化を意味する。これに対して脚部の
足の運びのみ意味するときは「脚部歩容」と言い、腕を
含めた上体の動きのみ意味するときは「上体歩容」と使
い分けることにする。
EXAMPLES Specific examples will be described in detail below. still,
In the following, the gait not only means a time series change of the joint angles of the legs, but also means a time series change of all joint angles including joints of the upper body and arms. On the other hand, the term "leg gait" is used to mean only the movement of the legs and the term "body gait" is used to mean only the movement of the upper body including the arms.

【0010】図1は、本発明を実施する上で好ましい形
態を備える2足歩行ロボットのスケルトンおよび自由度
配置を示す図である。図示の如く、ロボットは人体類似
の構造を備える。ロボットの自由度は全部で21あり、
腕には肩部に2、肘部に1の自由度を配置し、腰部中央
には直交する3つの軸の全てに1つづつ配置し、脚部に
は腰部に3、膝部に1、足部に2をそれぞれ配置してい
る。これらの自由度は、1軸回りに自在に回転する関節
と、この関節を駆動するモータ、及びモータの回転角度
を検出するエンコーダなどの組み合わせから構成されて
いる。
FIG. 1 is a diagram showing a skeleton and a degree-of-freedom arrangement of a bipedal robot having a preferable mode for carrying out the present invention. As shown, the robot has a structure similar to a human body. The robot has a total of 21 degrees of freedom,
Arms have 2 degrees of freedom in the shoulders, 1 degree of freedom in the elbows, 1 in each of the three orthogonal axes in the center of the waist, 3 in the legs and 1 in the knees, 2 are placed on each foot. These degrees of freedom are configured by a combination of a joint that freely rotates around one axis, a motor that drives this joint, and an encoder that detects the rotation angle of the motor.

【0011】より具体的には、中央の関節4,5,6お
よび左右の関節7,8,9(股関節に相当)で腰部が構
成されると共に、関節7,8,9は大腿リンク13を介
して膝関節10に連結される。膝関節10は下腿リンク
14を介して足首関節11,12に連結され、その下部
には足平15が設けられる。腰部中央の関節4,5,6
はその上方で垂直方向に伸びる第3のリンク16および
第3のリンクに直交配置される第4のリンク17に連結
される。第4のリンク17の両端には関節1,2が連結
された肩を構成すると共に、関節1,2は上腕リンク1
8を介して肘関節3に連結され、肘関節3は下腕リンク
19を介してフック状のハンド20に連結される。図示
はしないが、関節4,5,6の上部(その部位をこの明
細書で「上体」と言う)において第3,第4のリンク1
6,17は筐体で覆われる。
More specifically, the central joints 4, 5, 6 and the left and right joints 7, 8, 9 (corresponding to hip joints) constitute a waist portion, and the joints 7, 8, 9 form the thigh link 13. It is connected to the knee joint 10 via the. The knee joint 10 is connected to the ankle joints 11 and 12 via a lower leg link 14, and a foot 15 is provided on the lower portion thereof. Joints in the center of the waist 4, 5, 6
Is connected to a third link 16 which extends vertically above it and a fourth link 17 which is arranged orthogonal to the third link. The joints 1 and 2 are connected to both ends of the fourth link 17 to form a shoulder, and the joints 1 and 2 are connected to the upper arm link 1.
8 is connected to the elbow joint 3, and the elbow joint 3 is connected to the hook-shaped hand 20 via the lower arm link 19. Although not shown, the third and fourth links 1 are provided on the upper portions of the joints 4, 5 and 6 (the portions are referred to as “upper body” in this specification).
6, 17 are covered with a housing.

【0012】記号mは腕の全体にわたって分布している
慣性質量の総和を示し、肩を中心に腕を回転させると、
ロボットにこの質量のために慣性モーメントが働く。
尚、このような構成はこの分野では公知であって例えば
本出願人が提案した特開平3−184,782号公報に
記載されているので、詳細な説明は省略する。説明の便
宜上、これらの自由度に図のような番号を付けてある。
ここで数字は上からの連番で、RとLとは右と左を意味
するものとする。この数字と記号R又はLは、以後の説
明で、記号の添字でも共通に用いる(原則として添字の
左側に番号を、右側にR又はLを添える)。
The symbol m indicates the sum of the inertial mass distributed over the arm, and when the arm is rotated about the shoulder,
A moment of inertia acts on the robot due to this mass.
Since such a configuration is well known in this field and is described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-184,782 proposed by the present applicant, detailed description thereof will be omitted. For convenience of explanation, these degrees of freedom are numbered as shown in the figure.
Here, the numbers are serial numbers from the top, and R and L mean right and left. In the following description, this numeral and the symbol R or L will be commonly used in the subscript of the symbol (in principle, the number on the left side of the subscript and the R or L on the right side).

【0013】ロボットの脚部先端の足平15の上方に
は、X,Y,Z3軸方向の力とモーメントの6つの情報
を検出する6軸力センサ21が設けられる。これら3軸
の空間座標に対する配置は、図1に示すように、進行方
向をXに、横方向をYに、鉛直方向をZに定めるものと
する。モーメントもこの軸で表示され、右ネジの表示方
法で、それぞれMX,MY,MZ の方向も、図示のように約
束する。
Above the foot 15 at the tip of the leg of the robot, a six-axis force sensor 21 for detecting six pieces of information on forces and moments in the X, Y, and Z axis directions is provided. As shown in FIG. 1, the arrangement of these three axes with respect to the spatial coordinates is such that the traveling direction is set to X, the lateral direction is set to Y, and the vertical direction is set to Z. Moments are also displayed on this axis, and the directions of MX, MY, and MZ are also promised as shown by the right-hand thread display method.

【0014】又、腰の部分には両脚を結合する部材上
に、ロボットの傾斜角度を検出する傾斜センサ22が設
けられ、このセンサ内部には前後方向、横方向の傾斜角
速度と、垂直軸回りにロボットが回転する場合の回転
速度(ヨーレート)を、それぞれ検出するジャイロ22
a,22b,22cが互いに直交する位置に設けられて
いる。これら3つのジャイロは出力信号としては角速度
信号を出力しているが、この信号を時間積分すれば角度
信号としても取り出せるので、都合θX,θY,θZ,θX ド
ット, θY ドット, θZ ドットの6つの信号が得られる
( この明細書で「ドット」は微分値を表す) 。センサの
具体例として、振動式ジャイロを使ったものが安価に市
販されており、センサの構造自体はこの発明の重要な部
分を構成しないので、これ以上の説明を省略する。
In addition, a tilt sensor 22 for detecting the tilt angle of the robot is provided on a member connecting both legs in the waist region. Inside the sensor, a tilt angular velocity in the front-rear direction, a lateral direction, and a vertical axis rotation. A gyro 22 that detects the rotational angular velocity (yaw rate) when the robot rotates.
a, 22b, 22c are provided at positions orthogonal to each other. These three gyros output an angular velocity signal as an output signal, but if this signal is integrated over time, it can also be extracted as an angle signal. Therefore, for convenience, six signals of θX, θY, θZ, θX dot, θY dot, and θZ dot are provided. Signal is obtained
(In this specification, "dot" stands for differential value). As a specific example of the sensor, a sensor using a vibrating gyro is commercially available at a low cost, and the structure of the sensor itself does not form an important part of the present invention, and therefore further description will be omitted.

【0015】図2には、本発明を実施する上で最適な制
御装置がブロック図で例示されている。基準歩容生成部
30は、既知の路面を安定して歩くことができる歩容を
生成する部分で、ロボットに搭載したコンピュータの速
度が充分にあるときは、コンピュータが実時間で歩容を
生成しても良いし、コンピュータの速度が実時間で生成
するには不充分のときは、予めオフラインで生成してお
き歩容メモリ31にその計算結果を蓄えておいて、実際
に歩く時にこのメモリの中から望ましい歩容の一つを選
び、実行させてもよい。ロボットの歩容は、平地を歩く
ときとか、階段を昇降するときとかで異なっており、ま
た同じ平地を歩く時でも、歩行の速度とか曲がり方でも
違ってくるので、実用的なロボットを歩かせる時は、複
数の歩容が一般には必要となる。そして歩容の設定に
は、安定した歩行の他に、エネルギー消費をできるだけ
少なくする歩行とか別の設計基準も加味しなければなら
ないので、実時間での歩容設計はコンピュータの能力に
依存しており、この説明ではそのような問題を伴わな
い、オフライン方式を例示してある。
FIG. 2 is a block diagram showing an optimum control device for carrying out the present invention. The reference gait generator 30 is a part that generates a gait that can walk a known road surface in a stable manner. When the speed of the computer mounted on the robot is sufficiently high, the computer generates a gait in real time. If the computer speed is not enough to generate in real time, it can be generated offline in advance and the calculation result can be stored in the gait memory 31, and this memory can be used when actually walking. One of the desired gaits may be selected and executed. The gait of a robot is different when walking on level ground or when climbing stairs. Also, when walking on the same level ground, the walking speed and the way it bends are different, so that a practical robot can walk. At times, multiple gaits are generally required. In addition to stable walking, gait setting must also take into consideration walking that minimizes energy consumption and other design criteria, so gait design in real time depends on the ability of the computer. However, in this description, an off-line method that does not have such a problem is illustrated.

【0016】本実施例では、同じ経路を歩行するのに路
面の摩擦が高いことを前提にした歩容と、滑りやすい路
面を前提にした歩容の少なくとも2種類の歩容データが
蓄えてある。滑りやすい路面用の歩容の内で最も簡単な
ものは、歩行速度を幾分下げた歩容である。これ以外に
も、人間が氷上を歩くときの恰好のように、腰を少し落
として足底を可能な限り広い面積で且つ長く路面に接触
させる歩容なども考えられるが、ここでは議論しない。
In this embodiment, at least two types of gait data are stored: a gait on the assumption that the road surface has high friction for walking on the same route and a gait on the assumption that the road surface is slippery. . The simplest gait for slippery roads is a gait with a slightly reduced walking speed. Other than this, like a human being walking on the ice, a gait in which the hips are slightly dropped and the sole is in contact with the road surface in a wide area as long as possible is also considered, but will not be discussed here.

【0017】環境の知識べース32には、ロボットが歩
行するべき対象の環境についてのデータが格納されてお
り、例えば部屋の配置とか、階段の配置、さらには階段
の段数とか一段の高さ・奥行きなどが使いやすい形で収
められている。このデータの内、歩行の場所に関して
は、場所の番地とともにその場所の平均的な摩擦力の大
きさを代表する指標として、フィードフォワードゲイン
KFF,フィードバックゲインKFBと言う2つの係数が記
入されており、後述のようにロボットはこの係数を使
い、最初の腕の振り方を決める。更に、別の実施例では
この係数は歩容に関連づけて設定されるが、それについ
ては後述する。
The environment knowledge base 32 stores data on the environment of the object to be walked by the robot. For example, the arrangement of rooms, the arrangement of stairs, the number of stairs, and the height of one step. -The depth is stored in an easy-to-use form. In this data, with respect to the location of walking, two coefficients called feedforward gain KFF and feedback gain KFB are entered as an index representing the average magnitude of frictional force at the location together with the address of the location. , As will be described later, the robot uses this coefficient to decide how to swing the first arm. Further, in another embodiment, this coefficient is set in association with the gait, which will be described later.

【0018】傾斜センサ22の出力はこの例ではアナロ
グなので、一度デジタルに変換したのち、中央演算回路
35に入力される。6軸力センサ21の出力信号もアナ
ログなので、デジタルに変換され同じく中央演算回路に
入力される。人間とロボットのインターフェイスである
M−Mインターフェイス36は、ロボットへの入出力状
況を表示するCRTと、命令を伝達するキーボード、及
びゲインの設定を行うゲイン設定器とからなる。ゲイン
の設定をソフトウエアで行うときは、キーボードで入力
しても良い。
Since the output of the inclination sensor 22 is analog in this example, it is converted into digital once and then input to the central processing circuit 35. Since the output signal of the 6-axis force sensor 21 is also analog, it is converted to digital and also input to the central processing circuit. The MM interface 36, which is an interface between a human and a robot, includes a CRT that displays the input / output status of the robot, a keyboard that transmits commands, and a gain setter that sets the gain. When setting the gain with software, you may enter it with the keyboard.

【0019】中央演算回路35は、これらの全ての入力
に基づいて最適な歩容を選定し、その歩容を実行するべ
く、各関節に配置された駆動用モータに適切な電流指令
を出す。図2にはこのモータ駆動回路の2つ37,38
を明示してあり、残りのモータ駆動回路はブラックボッ
クスの形で複数、表示している。その数はこの実施例で
は全部で21である。表示の駆動回路は、肩関節1R/L
を前後に振る自由度のためのものである。駆動回路の一
つを簡単に説明しておくと、電流の指令値はデジタル信
号で出されるので、これをD/A変換回路でアナログ値
に変換後、アンプAmpで増幅し、モータ jML/R を回転
させる(jは関節番号を意味する)。モータの回転角度
はエンコーダEncで検出され、カウンタでカウントされ
て中央演算回路35にフィードバックされる。
The central processing circuit 35 selects an optimum gait on the basis of all these inputs, and issues an appropriate current command to the drive motors arranged at each joint in order to execute the gait. Two motor drive circuits 37, 38 are shown in FIG.
, And the remaining motor drive circuits are shown in black box form. The number is 21 in total in this embodiment. Display drive circuit is shoulder joint 1R / L
This is for the freedom of swinging back and forth. To briefly explain one of the drive circuits, the current command value is output as a digital signal, so this is converted to an analog value by the D / A conversion circuit, then amplified by the amplifier Amp, and the motor jML / R Is rotated (j means a joint number). The rotation angle of the motor is detected by the encoder Enc, counted by the counter, and fed back to the central processing circuit 35.

【0020】図3および図4は上記制御装置の動作を説
明するフロー・チャートであるが、同図の説明に入る前
に、ここで、この発明に係る歩行制御を概説する。
FIG. 3 and FIG. 4 are flow charts for explaining the operation of the above-mentioned control device. Before the description of FIG. 3 is started, the walking control according to the present invention will be outlined.

【0021】この制御の特徴は、慣性力を利用して不安
定な状況から回復し、再び継続して安定歩行させること
にあるが、利用可能な慣性力としては遊脚もあるが、望
ましくは胴体や腕など直接歩行とは関係しない関節を有
するとき、不安定な際にこの関節を駆動することで人間
がそうしているように態勢を立て直すことができる。し
かし、この人間の振る舞いは反射運動的であり、どのよ
うな制御則を使用しているのか、未だ良く分かっていな
い。既に判明している技術を用いることで、ロボットに
結果的に人間と同じような振る舞いをさせ、歩行中の安
定性を確保し、かつ外乱が作用してこの安定性が脅かさ
れた場合、好ましい関節を好ましい方向に好ましい速度
で、かつ好ましい順序で駆動し、安定性を回復する技術
手法が待たれていた。
The feature of this control is that it recovers from an unstable condition by utilizing inertial force and continues to walk stably again. Although there is a free leg as an inertial force available, it is desirable. If you have a joint that is not directly related to walking, such as your torso or arm, driving this joint when it is unstable can reposition itself like humans do. However, this human behavior is reflexive, and it is not clear what kind of control law is used. By using the technology already known, it is preferable that the robot behaves like a human as a result, the stability during walking is ensured, and the stability is threatened by disturbance. A technical method for restoring stability by driving the joints in a desired direction at a desired speed and in a desired order has been awaited.

【0022】従って、この制御の特徴の一つは、脚式移
動ロボットにおいて歩行の安定性が損なわれようとして
いる場合に、自由になる関節を安定性を回復する方向
に、かつ安定性を増すような速度で駆動して安定性を回
復することにある。
Therefore, one of the characteristics of this control is to increase the stability of the free joint in the direction of restoring the stability when the stability of walking is about to be impaired. It is to drive at such speed to restore stability.

【0023】更に、慣性力について言えば、最初に述べ
たように遊脚の駆動から生じるスピン力に対抗する摩擦
力は移動する路面で決まるので、それに見合う慣性力で
歩くしか方法はない。一つの方法は歩行速度を調節する
ことであり、別の方法は同じ速度でも、慣性力のピーク
値を下げた歩容で歩くことである。
Further, as to the inertial force, as described above, the frictional force against the spin force generated by the drive of the free leg is determined by the road surface on which it moves, so the only way to walk is with the inertial force that matches the frictional force. One method is to adjust the walking speed, and the other method is to walk with the same speed but with a reduced inertial peak value.

【0024】ところで人の歩行を観察してみると、両脚
の運動に連動して両手を左右反対方向に振っているが、
この両手の動きによる慣性力により、両脚の上記慣性力
の一部をキャンセルしている。この知見から、決まった
摩擦力に対応する第三の方法として、上体を動かすこと
により生ずる慣性力を利用して、脚の慣性力の一部をキ
ャンセルする方法もあることがわかる。脚式ロボットに
おいても、脚の動きによって生ずるモーメントをキャン
セルできる質量と、この質量を駆動できる関節があるも
のにおいては、歩行周期に同調させてこの質量を駆動
し、両脚の動きで生ずるモーメントの一部をキャンセル
させるように構成すれば、同じ効果が得られる。
By the way, when observing the walking of a person, both hands are oscillated in the opposite directions in synchronization with the movements of both legs.
Due to the inertial force caused by the movement of both hands, a part of the inertial force of the both legs is canceled. From this finding, as a third method for dealing with the fixed frictional force, there is a method of canceling a part of the inertial force of the leg by utilizing the inertial force generated by moving the upper body. Even in a legged robot, if there is a mass that can cancel the moment generated by the movement of the legs and a joint that can drive this mass, the mass is driven in synchronization with the walking cycle, and The same effect can be obtained by configuring the parts to be canceled.

【0025】この場合大切なことは、脚の慣性力の全て
をキャンセルする必要はないことであり、脚の慣性力を
減ずることができて、路面の摩擦力の範囲に納まれば目
的は達成できることである。必要以上にキャンセルする
慣性力を発生させることは、全てのエネルギを搭載エネ
ルギ源に頼るロボットでは欠点となる。
In this case, what is important is that it is not necessary to cancel all of the inertial force of the leg. If the inertial force of the leg can be reduced and the frictional force of the road surface falls within the range, the purpose is achieved. It is possible. Generating an inertial force that cancels more than necessary becomes a drawback in a robot that relies on an on-board energy source for all energy.

【0026】人間の両手の動きをロボットの上に再現し
ようとする場合、人間のアクチュエータである筋肉と、
ロボットのそれとは作動原理が異なり、単に人間の真似
をしていては、消費エネルギの観点で好ましくないこと
も考慮すべき点である。即ち、ロボットのアクチュエー
タであるモータは高速型であるから、使用上かなり高い
減速比を持つ減速機を介在させている。このモータと減
速機の組み合わせで両手を振ることは、モータを絶えず
高速で正逆方向に繰返し駆動することを意味し、両手を
動かすための正味出力の他に、内部で消費するエネルギ
損失が高すぎる。又、人間の筋肉は力を抜くことで自然
に上げた手が戻るが、モータ・減速機の組み合わせで
は、戻る場合でもモータを駆動する必要があるなど、エ
ネルギ消費を考えれば、単純に人間の動きを模倣するわ
けにはいかないことが分かる。
When reproducing the movements of both hands of a human on a robot, the muscles that are human actuators,
It is also a point to consider that the operating principle is different from that of a robot, and that imitating a human being is not preferable in terms of energy consumption. That is, since the motor, which is the actuator of the robot, is of a high speed type, a reducer having a considerably high reduction ratio is interposed in use. Shaking both hands with this combination of motor and reducer means continuously driving the motor at high speed repeatedly in forward and reverse directions.In addition to the net output for moving both hands, energy loss consumed internally is high. Too much. In addition, human muscles naturally return their hands when they lift their power, but with a combination of a motor and a speed reducer, it is necessary to drive the motor even when returning. It turns out that we cannot imitate movement.

【0027】ロボットの上体、特に両腕を脚に連動させ
て振る場合、目的が脚の動きによって発生する慣性力を
キャンセルすることであるから、腕の振り方で最も理に
適っているのは、腕の動きによって発生する慣性力の位
相が脚のそれと逆位相で、且つ慣性力の形が相似形にな
っていることである。それも腕の動かし方が容易で、搭
載コンピュータの負担が少ないことが望ましい。
When swinging the upper body of the robot, especially both arms in conjunction with the legs, the purpose is to cancel the inertial force generated by the movement of the legs, so it is most reasonable to swing the arms. That is, the phase of the inertial force generated by the movement of the arm is opposite to that of the leg, and the shape of the inertial force is similar. It is also desirable that the arm can be easily moved and the burden on the on-board computer is small.

【0028】更に又、腕を振ることによる消費エネルギ
を最小にする視点で再考してみるに、腕は肩を中心に自
由振動している場合に最も消費エネルギは少なくなる。
このとき、モータは自身を腕の自由振動に追従して回す
必要はあるものの、外部に対する出力を最小化できる。
この手法では、歩行の速度(周期)が変わったことに対
応できないのではないか、と言う疑問が生ずるかも知れ
ないが、幸いなことに肘の関節があるので、この関節を
適宜曲げて肩の関節から見た腕全体の慣性質量を調節す
ることで、自由振動の周期を歩行の周期に一致させるこ
とができる。
Furthermore, when reconsidered from the viewpoint of minimizing the energy consumption due to shaking the arm, the energy consumption becomes the smallest when the arm freely vibrates around the shoulder.
At this time, the motor needs to rotate itself while following the free vibration of the arm, but the output to the outside can be minimized.
This method may raise the question that it may not be possible to respond to changes in the walking speed (cycle), but fortunately there is an elbow joint, so bend this joint appropriately and shoulder By adjusting the inertial mass of the entire arm viewed from the joint of, the period of free vibration can be made to match the period of walking.

【0029】腕の振り方を決めるのに、路面の状況とは
関係なく振っていたのでは、エネルギの消費と言う観点
から望ましくない。もし充分に高い摩擦力があるのな
ら、腕を振ることはエネルギの浪費以外の何物でもな
い。また路面が少し滑りやすい場合に、大きい振幅で腕
を振るのも同じ理由で望ましいことではない。
It is not desirable from the viewpoint of energy consumption that the arm is swung regardless of the condition of the road surface to decide how to swing the arm. Shaking your arms is nothing more than a waste of energy if you have high enough friction. Further, when the road surface is slightly slippery, it is not desirable to swing the arm with a large amplitude for the same reason.

【0030】具体的には、腕を振って歩行している場合
に、もし滑りが生ずれば、現在の振り方は路面の摩擦状
況に対して不十分と判断し、より大きな振幅で振るよう
に構成する。他方、一度決定した振幅で歩いてみて滑り
が生じなければ、既定の距離を歩いた後、腕の振幅を少
し減少して消費エネルギを節約する。更に望ましくは、
当初は腕を振らずに歩行し、滑りが生じたときのみ腕を
振って歩行するように変更することで、一層の省エネル
ギを図ることにある。この場合でも腕を振って滑りなく
既定の距離を歩行できたときは再び腕の振り方をエネル
ギ消費が少なくなる方向に変更して現在の腕の振り方の
妥当性を検証する。路面の摩擦係数は変化しており、前
回、滑りが生じて腕を振ることに決めたことが、その後
も正しいとは限らないからである。
Specifically, if the person is walking while swinging his or her arms and if slippage occurs, it is judged that the current swinging method is insufficient for the frictional condition of the road surface, and the swinging is performed with a larger amplitude. To configure. On the other hand, if there is no slip when walking with the once determined amplitude, the arm amplitude is slightly decreased after walking a predetermined distance to save energy consumption. More preferably,
Initially, the user can walk without swinging his arms, and by swinging his arms only when slippage occurs, he can walk to further save energy. Even in this case, when the user can walk the predetermined distance without shaking by swinging his arm, the swinging method of the arm is changed again to the direction in which energy consumption is reduced, and the validity of the current swinging method of the arm is verified. This is because the coefficient of friction of the road surface is changing, and it is not always true that the previous decision to shake the arm due to slippage is correct.

【0031】更に又、ロボットが手に荷物を携行して歩
行するときは、荷物の荷重が足底を路面に強く押しつけ
るため、滑りは元々発生しにくくなる。特に両手に荷物
を持つときは、荷物の重心がロボットの最外側に位置す
るため、ロボットの垂直軸回りの慣性質量も増加して回
転し難くなるなどの変化が生じている。この変化に対応
して腕の振り方も変更する必要が生ずる。
Further, when the robot walks while carrying the luggage in its hand, the load of the luggage strongly presses the sole of the foot against the road surface, so that the slip does not naturally occur. In particular, when carrying the luggage in both hands, the center of gravity of the luggage is located on the outermost side of the robot, so that the inertial mass around the vertical axis of the robot also increases and it becomes difficult to rotate. In response to this change, it is necessary to change the way of swinging the arm.

【0032】更に又、上体を含めた歩容を決めて歩いて
いるとき、滑りが生じたら、応急処置として滑りによっ
て崩れた態勢を立て直す必要がある。定常的に腕を振
る、上記の歩容はこれから滑りが減少、または解消する
ことに力点を置いた振る舞いであり、これと緊急回避的
な振る舞いをして崩れた態勢を立て直すものとは、制御
を変えなければならない。この緊急回避的な上体の振る
舞いについては、緊急回避運動をした後、どのようにし
て定常的な腕の振り方に繋げるかが、問題となる。
Furthermore, when a person's gait including the upper body is walked and a slip occurs, it is necessary to restore the posture of collapse due to the slip as an emergency measure. The above-mentioned gait, in which the arm is steadily shaken, is a behavior that places emphasis on reducing or eliminating slippage from now on, and what is used to make an emergency avoidance behavior and restore the collapsed posture is control. Must be changed. Regarding the behavior of the upper body for emergency avoidance, how to connect to a steady arm swing after the emergency avoidance exercise becomes a problem.

【0033】更に又、腕の振り方を決める上で大切なこ
とは、腕の振り方を変える場合に、どのタイミングで変
更するか、と言うことである。何故これが問題になるの
か、と言えば、例えば腕の振り方を減少させる方向に変
更するときを考えてみるに、腕を高く上げた時に変更指
令を出すと、次の目標角度が小さくなるので、腕の動き
が急激になり、折角安定歩行をしていたのに、却って不
安定な上体を作ることになり、本発明の当初の目的から
外れることになるからである。
Furthermore, what is important in deciding how to swing the arm is what timing to change the swinging method of the arm. The reason why this is a problem is, for example, when changing the swinging direction of the arm to a direction that decreases, if the change command is issued when the arm is raised high, the next target angle becomes smaller. The reason is that, although the movement of the arm becomes sharp and the robot walks at a stable angle, it creates an unstable upper body, which deviates from the original purpose of the present invention.

【0034】更に又、ロボットが知的に環境を移動する
上で、環境についての知識ベースを利用する手法が提案
されている。この知識ベースには、環境についての形
状、例えば平地、階段、段差、戸口などと共に、屋内、
屋外など天候に関係する項目や、滑りやすいプラスタイ
ルや滑りにくいコンクリート路面など、摩擦係数に関係
する項目が記入されていれば、最初の腕の振り方をオペ
レータが教示しなくても、ロボットが自分で決めること
ができる。
Furthermore, in order for the robot to intelligently move around the environment, a method of utilizing a knowledge base about the environment has been proposed. This knowledge base includes indoors, along with shapes about the environment, such as flatlands, stairs, steps, doorways, etc.
If the items related to the coefficient of friction such as outdoor items related to the weather and slippery plastic style or non-slip concrete road surface are entered, the robot can be operated even if the operator does not teach how to swing the first arm. You can decide for yourself.

【0035】更に又、上記係数は当所設計者が記入する
のであるが、実際にロボットが歩行して係数を最適化し
たのであるから、以後はこの係数を利用するのが望まし
い。環境の経年変化は勿論あるし、経年変化とは別に、
水がかかったり、埃がたまったりして摩擦係数が変わる
こともあるが、最新のデータが係数として記録されてい
れば、係数の信憑性は高くなる。
Further, although the above-mentioned coefficient is entered by the designer at our office, since the robot actually walked to optimize the coefficient, it is desirable to use this coefficient thereafter. Of course, there are changes over time in the environment, and apart from changes over time,
The friction coefficient may change due to splashing of water or accumulation of dust, but if the latest data is recorded as the coefficient, the credibility of the coefficient increases.

【0036】以下、図3および図4を参照して説明する
と、同図にはロボットの関節を駆動するためのアルゴリ
ズムの一例が示されている。ここでロボットはオペレー
タから、既知の環境の中でA地点からB地点まで歩行し
て移動するように指示されているものとする。ロボット
は環境から地図情報を取り出して、自己の現在位置をも
とに、経路を探索してその経路全体を単一の歩容で歩行
できる部分に分割する。例えば、階段や敷居などは異な
る歩容を必要とするので、それぞれ別の区域に分割す
る。図示のアルゴリズムは、例えば階段の昇降を終え
て、平地の区画に入り、単一の計画歩容でその区画を歩
く場合のものを例示している。
Referring to FIGS. 3 and 4, an example of an algorithm for driving the joints of the robot is shown in FIG. Here, it is assumed that the robot is instructed by the operator to walk and move from point A to point B in a known environment. The robot takes out map information from the environment, searches for a route based on its current position, and divides the entire route into parts that can be walked with a single gait. For example, stairs and thresholds require different gaits, so they are divided into different areas. The illustrated algorithm exemplifies a case in which, for example, the ascending / descending of stairs is completed, a flat ground section is entered, and the section is walked with a single planned gait.

【0037】図3においてステップ1でスタートし、ス
テップ2で装置をイニシャライズした後、ステップ3に
進んで後のステップ21で使う設定ゲインK1 ,K2 を
読み込む。続いてステップ4で、これから歩く環境につ
いて、どのような環境であるのか、環境知識ベースを参
照して環境についての属性値を認識する。属性値として
は幾何学的な環境地図や明るさなどが記入されている
が、本発明に関係するものとして、路面の摩擦の大小
や、ブロアなどが設置されている場所では、横風の有無
などが移動経路情報と共に記されているものとする。し
かし、煩雑さを避けるために、ここでは発明に関係する
ものだけを述べる。図3の場合、摩擦の大小に応じてフ
ィードフォワード補正ゲインKFFが用意され、そのゲイ
ンKFFは歩行対象区間ごとにある数字が記入されてい
る。摩擦が低い路面ではゲインKFFは大きく、摩擦の高
い路面では小さいものとする。当初は設計者がこのゲイ
ンを経験的に与えて記入しておく。即ち、この実施例の
場合には摩擦の程度が既知ないしは予測できることを前
提としている。屋内の作業空間などの多くはこの場合で
ある。
In FIG. 3, the operation starts in step 1, the device is initialized in step 2, and the process proceeds to step 3 to read the setting gains K1 and K2 used in step 21 later. Subsequently, in step 4, what kind of environment the walking environment is like, and the attribute value of the environment is recognized by referring to the environment knowledge base. Geometrical environment maps and brightness are entered as the attribute values, but as the values related to the present invention, the magnitude of friction on the road surface and the presence or absence of cross winds at locations where blowers are installed, etc. Is described together with the travel route information. However, in order to avoid complications, only those relevant to the invention will be described here. In the case of FIG. 3, a feedforward correction gain KFF is prepared according to the magnitude of friction, and a certain number is entered as the gain KFF for each walking target section. The gain K FF is large on a road surface with low friction and small on a road surface with high friction. Initially, the designer gives this gain empirically and fills it in. That is, in the case of this embodiment, it is premised that the degree of friction is known or can be predicted. This is the case for many indoor work spaces and the like.

【0038】続いてステップ5では歩容メモリから平地
歩行用の歩容データを読み込む。ここでは前記した2種
の歩容データの内、路面の摩擦が高いことを前提にした
歩容データを読み込む。尚、この歩容データは2種共に
各関節角度の時系列表になっており、関節jの時刻tの
関節角度を jαt と表記している。ステップ6で前記ゲ
イン(肩関節角度補正ゲイン)KFFを選択(設定)し、
ステップ7で各関節モータの実際のエンコーダ値jCR/
L を読み取り、ステップ8で傾斜センサ22と6軸力セ
ンサ21の測定値を読み込む。
Then, in step 5, gait data for walking on a flat ground is read from the gait memory. Here, of the two types of gait data described above, gait data that is premised on high road friction is read. The gait data is a time series table of each joint angle for both two types, and the joint angle at the time t of the joint j is represented as jαt. In step 6, the gain (shoulder joint angle correction gain) KFF is selected (set),
In step 7, the actual encoder value jCR / of each joint motor
L is read, and the measured values of the tilt sensor 22 and the 6-axis force sensor 21 are read in step 8.

【0039】ステップ9では、歩行中で片足が宙に浮い
た状態から現在までに、ヨーレートがかなり大きな所定
の第1の敷居値THθZ1ドットを越えているかどうか判断
する。ヨーレートはロボットが直進しているときには本
来発生しない筈であり、もし大きなヨーレートが発生し
た場合には、安定性が損なわれることを予想しなければ
ならない。しかし、もしロボットが角を曲がるときのよ
うに、歩容そのものが関節7R/L を駆動してヨーレート
を発生するように設計されている場合には、傾斜センサ
22の情報だけで安定度を判断するのは正確ではない。
そこで、具体的にはステップ9で歩容から当然発生され
るべきヨーレートDSRDθZ ドットと、検出されたヨーレ
ートθZ ドットとの差(絶対値)を求め、それを第1の
敷居値THθZ1ドットと比較して判断する。
In step 9, it is determined whether the yaw rate has exceeded a predetermined first threshold value THθZ1 dot which is considerably large from the state where one foot floats in the air while walking to the present. The yaw rate should not occur when the robot is moving straight ahead, and if a large yaw rate occurs, it must be expected that the stability will be impaired. However, if the gait itself is designed to drive the joint 7R / L to generate the yaw rate, such as when the robot turns a corner, the stability is determined only by the information from the tilt sensor 22. It is not accurate to do.
Therefore, specifically, in step 9, the difference (absolute value) between the yaw rate DSRDθZ dot that should naturally be generated from the gait and the detected yaw rate θZ dot is calculated, and compared with the first threshold value THθZ1 dot. Judge.

【0040】ステップ9でヨーレート差分値が第1の敷
居値以下と判断されるときはステップ10に進む。ステ
ップ10では同様にヨーレートDSRDθZ ドットと実際に
生じているヨーレートθZ ドットとの差分値(絶対値)
を算出し、差分値を第1の敷居値に比較して小さな第2
敷居値THθZ2ドットと比較し、それを越えているかどう
か判別する。ここで第2の敷居値以下であれば、例え期
待値と計測値に微小な差分が生じていても、それはモー
タの減速機などの機械的な遊び、歩行中の振動などによ
る微小な滑りなどに起因するものと判断し、路面の摩擦
が予測したものより低いとは判断しない。しかしステッ
プ10で差分値が第2の敷居値を越えていれば、有意の
滑りが生じたとみなし、路面の摩擦力はマージンを失っ
て、このままでは継続して安定歩行ができないと判断す
る。
When it is determined in step 9 that the yaw rate difference value is less than or equal to the first threshold value, the process proceeds to step 10. Similarly, in step 10, the difference value (absolute value) between the yaw rate DSRD θZ dot and the actual yaw rate θZ dot
Is calculated, and the difference value is compared with the first threshold value to make a small second value.
The threshold value THθZ2 dot is compared and it is determined whether or not the threshold value is exceeded. If the difference is equal to or less than the second threshold value, even if there is a slight difference between the expected value and the measured value, it is due to mechanical play such as reduction of the motor, minute slip due to vibration during walking, etc. The road friction is not lower than expected. However, if the difference value exceeds the second threshold value in step 10, it is considered that significant slippage has occurred, the frictional force of the road surface has lost the margin, and it is determined that stable walking cannot be continued as it is.

【0041】そこでステップ11(後述)を経てステッ
プ12(図4)に進み、そこで先に選定した補正ゲイン
KFFの不足を補うために10%アップした量を新たに補正
ゲインKFFとして使うように代入する作業を行う。この
10%アップは、次回のプログラム起動時の演算でもヨー
レート差分値が第2の敷居値を超えれば未だ不足と判断
され、再度10%アップしたゲインを採用する。但し何回
もアップし続けると際限なく大きな数値になる可能性が
あり、そのようなことは現実に起きる筈はないので、補
正ゲインKFFは最初の設定値の5割を上限に歯止めをか
けている。
Then, after proceeding to step 12 (FIG. 4) through step 11 (described later), the amount increased by 10% to compensate for the shortage of the previously selected correction gain KFF is substituted so as to be newly used as the correction gain KFF. Do the work. this
If the yaw rate difference value exceeds the second threshold in the next program startup, the 10% increase is still considered insufficient, and the gain increased by 10% is used again. However, if you continue to increase the number of times, there is a possibility that the value will become endlessly large, and such a situation should not occur in reality, so the correction gain KFF should be stopped with the upper limit of 50% of the initial setting value. There is.

【0042】但し変更した補正ゲインで腕を振り始める
にはタイミングが必要で、不用意に変更すると却って不
安定な状態になるので、左右どちらの脚でも良いが、そ
の腰関節8R/L の角度が充分に小さく( つまり腕が一番
下がった状態に) なったときにのみ、変更することとし
た。ステップ11はこのための判断ステップで、この条
件が満たされない間はステップ14に進み、前回制御時
に使用したゲインKFF(t-1)を今回のゲインとする(最
初のプログラム起動時はステップ6で選択したゲインを
KFF(t-1)とする)と共に、初めてこの条件が満たされ
たときステップ12に進む。
However, the timing is required to start swinging the arm with the changed correction gain, and if it is changed carelessly, it will be an unstable state, so either the left or right leg may be used, but the angle of the waist joint 8R / L We decided to change it only when is sufficiently small (that is, when the arm is at the lowest position). Step 11 is a determination step for this purpose, and while this condition is not satisfied, the routine proceeds to step 14, and the gain KFF (t-1) used at the time of the previous control is set as the current gain (at the time of the first program start, at step 6 When this condition is satisfied for the first time together with the selected gain KFF (t-1), the process proceeds to step 12.

【0043】先のステップ10で、ヨーレート差分値が
第2の敷居値未満であって有意のヨーレートが発生しな
いと判断されるときは、補正ゲインを変更する必要は当
面ないので、前回のゲインをそのまま次も使用するが
(ステップ14)、歩数Nを歩行し後に、果して現在
のままのゲインで腕を振りつづけることがエネルギ節約
の観点から適正か否か不明なので、試みにゲインKFFを
10%減少させる。ステップ13はこの試行のための判断
ステップであり、そこで肯定されるときはステップ15
(ステップ11と同様)を経てステップ16に進む。
If it is determined in step 10 above that the yaw rate difference value is less than the second threshold value and a significant yaw rate does not occur, it is not necessary to change the correction gain for the time being. Although it follows also used (step 14), after walking step count N, since it is unknown whether proper from the viewpoint of energy saving to continue swinging the arms gain really remain current, the gain KFF to try
Reduce by 10%. Step 13 is the decision step for this trial, and if so, step 15
After going through (similar to step 11), the process proceeds to step 16.

【0044】ゲインKFFを単に10%減少させるだけで
は、限りなくゲインKFFは小さくなってやがては0にな
るので、それを防ぐためにステップ16でKFFの最小値
を初期値(ステップ6で選択)の1/2とし、それ以下
にはならないようにしている。ゲインを10%低下させて
も、次回の制御周期にステップ10で有意の滑りが生じ
たと判断されなければ、この変更は正しかったと判断
し、それからN歩を同じゲインで歩行する。しかし、も
しこの変更で有意の滑り発生と判断されれば再びゲイン
は10%上げられ、元のゲインと同じレベルに復帰する。
尚、ゲインを減少させる場合でも、変更のタイミングを
とる必要から、ステップ15が用意されている。
If the gain KFF is simply decreased by 10%, the gain KFF becomes infinitely small and eventually becomes 0. Therefore, in order to prevent it, the minimum value of KFF is set to the initial value (selected in step 6). It is set to 1/2 and not to be less than that. Even if the gain is reduced by 10%, if it is not determined that significant slippage has occurred in the next control cycle in step 10, this change is determined to be correct, and then N steps are walked with the same gain. However, if it is judged that this change causes a significant slip, the gain is increased again by 10%, and the same level as the original gain is restored.
Even when the gain is reduced, step 15 is prepared because it is necessary to change the timing.

【0045】ステップ17では、このようにして決めた
補正ゲインKFFを用いて、肩の関節1R/L のモータに与
える肩関節関節補正値 1αt を算出する。この補正値
は、この実施例では腰関節8R/L の揺動目標角度に上記
ゲインを乗じて求める。腕と脚とは位相が逆になるの
で、角度の符号を腕と脚とで逆にし、右の腕の角度の計
算には左の腰の角度を用いる。
In step 17, the correction gain KFF thus determined is used to calculate the shoulder joint correction value 1 αt to be given to the motor of the shoulder joint 1 R / L. In this embodiment, this correction value is obtained by multiplying the swing target angle of the hip joint 8R / L by the above gain. Since the arms and legs are out of phase, the signs of the angles are reversed between the arms and legs, and the left hip angle is used to calculate the right arm angle.

【0046】次いでステップ18で、この腕の肩関節角
度補正値に相当するエンコーダの目標値 1COMPCR/L を
算出する。これは、エンコーダの原点と関節角度の0点
とが必ずしも一致しないためである。続いてステップ1
9で脚の慣性力のキャンセルとは別の理由で腕を駆動す
る場合のエンコーダ指令値DSRDCR/L (然からざるとき
は定数)に上記演算で求めた目標値 1COMPR/L を加えて
新しい指令値とする。ステップ20でエンコーダの前回
との差分値Δ jCR/L を算出し、ステップ21でステッ
プ3で読み込んだ設定ゲインK1,K2 を用い、この差分
値に比例したトルク値( 電流 )と、関節角度の前回との
差分値に比例したトルク値の合計を肩の関節1R/L のモ
ータのトルク指令値とする。尚、関節角度の前回との差
分値に比例したトルク値のみを肩関節1R/L 以外の関節
についてのモータトルク指令値とする。そしてステップ
22で各関節モータに指令を発する。歩行を継続するの
であればステップ7に戻るが、終了時にはステップ24
に進んで環境の知識ベースの補正ゲインKFFを最新の値
に更新してプログラムを終わる。従って、次回以降のプ
ログラム起動時に同じ区間を歩行するときは、この最新
の補正ゲインKFFが最初から用いられる。
Next, at step 18, the encoder target value 1 COMPCR / L corresponding to the shoulder joint angle correction value of this arm is calculated. This is because the origin of the encoder does not always match the zero point of the joint angle. Then step 1
In 9, add the target value 1 COMPR / L obtained by the above calculation to the encoder command value DSRDCR / L (constant when not inevitable) when driving the arm for a reason other than the cancellation of the leg inertial force. Use as command value. In step 20, the difference value ΔjCR / L from the previous time of the encoder is calculated, and in step 21, the setting gains K1 and K2 read in step 3 are used, and the torque value (current) proportional to this difference value and the joint angle The total torque value proportional to the difference from the previous time is used as the torque command value for the shoulder joint 1R / L motor. Only the torque value proportional to the difference value of the joint angle from the previous time is used as the motor torque command value for joints other than the shoulder joint 1R / L. Then, in step 22, a command is issued to each joint motor. If the user wants to continue walking, the procedure returns to step 7, but at the end, step 24
Then, the program ends by updating the correction gain KFF in the knowledge base of the environment to the latest value. Therefore, when walking in the same section at the time of starting the program after the next time, this latest correction gain KFF is used from the beginning.

【0047】他方、ステップ9でヨーレート差分値が第
1の敷居値を超えた、即ち、大きな滑りが発生したと判
断された場合にはステップ26に進み、両足支持期にな
ったときにステップ27に進み、、前記2種の歩容デー
タの内の、低摩擦用の歩容データに変更する。即ち、第
1の敷居値未満で第2の敷居値を超えるときは補正ゲイ
ンを変更して腕の振りの振幅を変えることで対応すると
共に、第1の敷居値を超えるときは歩容データそのもの
を変更するようにした。尚、実施例では低摩擦用の歩容
データ(具体的には低速歩行の歩容データとする)を予
め設定しておくことにしたが、本出願人が先に提案して
いるように元の歩容の出力速度を落として出力すること
でも実現でき、技術的に実現することは容易である。
又、両足支持期になったことは、6軸力センサ21の出
力FZ が増加することから容易に判別できる。
On the other hand, when it is determined in step 9 that the yaw rate difference value exceeds the first threshold value, that is, when a large slip has occurred, the routine proceeds to step 26, and when the two-leg support period is reached, step 27 Then, the gait data for low friction is changed from the two types of gait data. That is, when the threshold value is less than the first threshold value and exceeds the second threshold value, the correction gain is changed to change the amplitude of the arm swing, and when the threshold value is exceeded, the gait data itself. I changed it. In the example, the gait data for low friction (specifically, the gait data for low-speed walking) is set in advance, but as previously proposed by the applicant, It can also be realized by reducing the output speed of the gait of the above, and is technically easy to realize.
Further, the fact that both legs are in the supporting period can be easily discriminated because the output FZ of the 6-axis force sensor 21 increases.

【0048】この実施例は上記の如く、両腕を歩行開始
の時点から振って脚部の慣性力の一部をキャンセルする
ように構成した。そのキャンセル量の多寡は、環境知識
ベースで予定され、予め決められている。即ち、摩擦の
程度が予め認識されている、ないしは予測できることを
前提とし、安定歩行を継続するための歩容の決定を可能
にすると共に、安定に歩行している場合であっても更な
るエネルギの消費を低減するようにした。また、腕の振
りを脚部(具体的には腰関節の)の振りに基づいて決定
するようにしたので、コンピュータの負担の少ない上体
歩容を容易に創出することができる。その結果、脚部の
動きに注目した歩容設計さえ充分に行えば良く、歩容デ
ータの開発効率を高めることができる。
As described above, this embodiment is constructed so that both arms are shaken from the start of walking to cancel a part of the inertial force of the legs. The amount of cancellation is planned and decided in advance based on the environmental knowledge base. That is, it is possible to determine a gait for continuing stable walking on the assumption that the degree of friction is previously recognized or can be predicted, and further energy can be obtained even when walking stably. To reduce the consumption of. Moreover, since the swing of the arm is determined based on the swing of the leg (specifically, the waist joint), it is possible to easily create a body gait with a small load on the computer. As a result, it is only necessary to sufficiently design the gait that pays attention to the movement of the legs, and the development efficiency of gait data can be improved.

【0049】又、上記の構成によって、腕を振ることに
よる安定性の確保と、腕を振らないことによるエネルギ
低減との間の二律背反問題に、最適な解を求めることが
できた。ロボットは現在の選択が正しいかどうか判断
し、腕の振り方が足りなければ振り量を増やし、充分で
あっても、充分過ぎるか、過不足なく行われているかを
判断することができることから、安定かつ低エネルギで
歩行することができる。更に、ヨーレート差分値を大小
2種の敷居値と比較し、大きい滑りが生じたと判断され
る場合には、歩行速度を落とすなど安定性のマージンの
高い歩容データに変更することができる。
Further, with the above structure, an optimum solution can be obtained for the trade-off problem between ensuring stability by shaking the arm and reducing energy by not shaking the arm. The robot can judge whether the current selection is correct, increase the amount of swing if the arm is not swinging enough, and even if it is enough, it can be judged whether it is enough or not too much, It is possible to walk with stable and low energy. Further, the yaw rate difference value is compared with the threshold values of two types, large and small, and when it is determined that a large slip has occurred, the gait data can be changed to have a high margin of stability such as decreasing the walking speed.

【0050】又、現在の状況に応じて補正ゲインKFFを
変更する場合でも、変更の幅を限定したから(この例で
は±50%) 、ゲインが何処までも大きくなったり小さく
なったりすることがなく、特に減少方向の歯止めは、も
しこれがないと、最後は0になり、プログラム終了時に
環境知識データベースの更新値が0となって次回の歩行
では腕を振ることができなくなる可能性を残すが、その
ような不都合が生じることがない。更に、上体歩容を外
乱となる恐れの最も少ないタイミングを選んで変更する
ことにしたから、安定性を確保する意図で却って安定性
を損なうような不本意な状況を回避することができる。
更に、環境の知識ベースに歩行の結果収斂したゲインK
FFを書き直すことにより、常に最適な腕の振り方を予め
設定することが可能になった。換言すれば、設計者はゲ
インKFFの初期値を不十分な精度で設定しても足り、設
計者側の負担を軽減することができる。
Even when the correction gain KFF is changed according to the current situation, the range of change is limited (± 50% in this example), so that the gain may increase or decrease indefinitely. If there is not this, especially the braking in the decreasing direction becomes 0 at the end, and the updated value of the environmental knowledge database becomes 0 at the end of the program, but there is a possibility that the arm cannot be shaken at the next walk. , Such inconvenience does not occur. Furthermore, since it has been decided to change the timing when the upper body gait is least likely to be a disturbance, it is possible to avoid an unintentional situation in which the stability is rather compromised with the intention of ensuring stability.
Furthermore, the gain K that converges as a result of walking in the knowledge base of the environment
By rewriting the FF, it became possible to always preset the optimal way of arm swing. In other words, the designer can set the initial value of the gain KFF with insufficient accuracy, and the burden on the designer can be reduced.

【0051】図5および図6はこの発明に係る第2の実
施例のアルゴリズムを示すフロー・チャートである。第
2実施例および以下の実施例のアルゴリズムが対象とす
る機構や制御装置は、第1実施例のそれと基本的に異な
らない。
5 and 6 are flow charts showing the algorithm of the second embodiment according to the present invention. The mechanism and control device targeted by the algorithms of the second embodiment and the following embodiments are basically the same as those of the first embodiment.

【0052】図5においてステップ105までは、第1
実施例と異ならない。ステップ106では肩の関節1R/
L の角度目標値を決めるための第1のフィードフォワー
ド補正ゲイン 1KFFと肘の関節3R/L の角度目標値を決
めるための第2のフィードフォワード補正ゲイン 3KFF
とを環境の知識ベースから読み取る(ここで添字1と3
とは、それぞれ関節の番号と一致させている。)。次に
ステップ107でエンコーダの現在のカウンタ値 jCR/
L を読み込み、ステップ108でセンサ出力を読み込
む。
In FIG. 5, steps up to step 105 are the first
There is no difference from the example. In step 106, shoulder joint 1R /
The first feedforward correction gain 1 KFF for determining the angle target value of L and the second feedforward correction gain 3 KFF for determining the angle target value of the elbow joint 3R / L.
And are read from the environmental knowledge base (where subscripts 1 and 3 are
And are matched with the joint numbers, respectively. ). Next, at step 107, the present counter value of the encoder jCR /
L is read, and the sensor output is read in step 108.

【0053】ステップ109ではヨーレート差分値を第
2の敷居値と比較し、片足支持期になってから有意の滑
りが発生しているかどうかを判別し、もし発生していな
いと判断されれば補正ゲインKFFは適切と判断し、ステ
ップ110を経てステップ111に進んで先のゲインK
FF(t-1 )を使用する。ここで添字のないKFFは第1及
び第2のゲインを代表して表現しているものとする。し
かし第1実施例と同様、そのゲインも充分すぎる大きさ
かも知れないので、ステップ110で所定の時間Tが経
過したか否か判断し、経過と判断された後はステップ1
13に進み、それよりも20%小さなゲインで試行する。
但し、もし、既にゲインが初期値の80%のものであると
きは、前回値をホールドする。第2実施例でも第1実施
例と同じく、変更のタイミングをステップ112で選択
する。第2実施例では、脚の腰関節の角度 8αt の代わ
りに、肩関節の角度 1αt をタイミングの判断指標に用
いる。
In step 109, the yaw rate difference value is compared with the second threshold value to determine whether significant slippage has occurred since the one-leg support period, and if it is determined that no significant slippage has occurred, the correction is made. It is determined that the gain KFF is appropriate, and the process proceeds to step 111 through step 110 and the previous gain KFF.
Use FF (t-1). Here, KFF without a subscript shall represent the 1st and 2nd gain as a representative. However, as in the first embodiment, the gain may be too large, so it is judged in step 110 whether the predetermined time T has elapsed, and if it is judged that the predetermined time T has elapsed, step 1 is executed.
Go to 13 and try with a gain that is 20% less than that.
However, if the gain is already 80% of the initial value, the previous value is held. In the second embodiment, as in the first embodiment, the timing of change is selected in step 112. In the second embodiment, the shoulder joint angle 1 αt is used as the timing judgment index instead of the leg waist joint angle 8 αt.

【0054】他方、先のステップ109で有意の滑り発
生と判断されるときは、現在の腕の振り方では不充分で
あると判断し、ステップ114を経由してステップ11
5に進み、そこで先のゲインより20%大きなゲインで新
たに試行する。この場合も、前回のゲインが既に最も大
きなゲインを使っていた場合には、そのまま前回のゲイ
ンを用いる。尚、次回以降の制御周期にステップ109
において有意の滑りの発生がなく、安定性が回復したと
判断された場合には、再度同じゲインが用いられる(ス
テップ111)。ステップ115でゲイン変更を行うと
きもタイミングがステップ114で調整される。
On the other hand, when it is determined in the previous step 109 that significant slippage has occurred, it is determined that the current way of swinging the arm is not sufficient, and step 11 is executed via step 114.
Go to 5 and try again with a gain 20% higher than the previous gain. Also in this case, when the previous gain has already used the largest gain, the previous gain is used as it is. In the control cycle after the next time, step 109
If it is determined that the stability has been restored without the occurrence of a significant slip in (1), the same gain is used again (step 111). When the gain is changed in step 115, the timing is adjusted in step 114.

【0055】続いてステップ116( 図6)で、こうし
て決めた2つのゲインを用いて、肩関節角度と肘関節角
度の補正値が決定される。ステップ117,118でこ
の補正値をエンコーダ値に換算してエンコーダの目標値
とし、ステップ119でエンコーダのカウンタ値の現在
値と目標値との差分値を求め、ステップ120で肩関
節、肘関節などの駆動モータへのトルク指令値を計算す
る(残余の関節の駆動モータへのトルク指令値は図示の
式の第1項のみとなる)。次いで、それをステップ12
1で出力する。歩行終了に先立って、ステップ123で
環境の知識ベースのゲインの値を更新することは第1実
施例と同じである。
Then, in step 116 (FIG. 6), the correction values of the shoulder joint angle and the elbow joint angle are determined using the two gains thus determined. In steps 117 and 118, this correction value is converted into an encoder value to be the target value of the encoder, in step 119 the difference value between the current value of the encoder counter value and the target value is obtained, and in step 120 the shoulder joint, elbow joint, etc. The torque command value to the drive motor of is calculated (the torque command value to the drive motors of the remaining joints is only the first term of the illustrated formula). Then it is step 12
Output at 1. Updating the value of the gain of the knowledge base of the environment in step 123 prior to the end of walking is the same as in the first embodiment.

【0056】第2実施例においては、第1実施例に比べ
て、肘関節も膝関節に連動して逆位相に動かすようにし
たから、脚部関節の動きで発生する慣性力を一層精度良
く上体でキャンセルすることができる。この手法は、階
段の昇降時などのように、膝関節を大きく動かす歩行で
は、第1実施例に比べてより安定性を高めることができ
る。
In the second embodiment, as compared with the first embodiment, the elbow joint is also moved in reverse phase in conjunction with the knee joint, so that the inertial force generated by the movement of the leg joint can be more accurately measured. You can cancel with your upper body. This method can improve the stability more than in the first embodiment in walking in which the knee joint is greatly moved, such as when going up and down stairs.

【0057】又、滑りの発生状況に応じて補正ゲインを
20%づつ上下に用意したので、第1実施例のように補正
ゲインの増減に限界を設けるまでもない。又、第1実施
例では『割合』で変化させる等比級数で制御を行ってい
たが、等比級数の欠点は、例えば小さくしていく場合
に、次第に変更の効果が小さなものになることである。
本実施例では等差級数で変化させるので、変更の回数が
増えても、それなりの効果が期待できる。第2実施例で
は、元のゲインとその上下に20%づつ増減した補正ゲイ
ン1.2 KFF,0.8 KFFを設定した例を示したが、その上
下に更にゲイン 1.4KFF,0.6 KFFを設定して5段階に
変更しても良い。
Further, the correction gain is adjusted according to the occurrence of slippage.
Since the upper and lower portions are prepared by 20%, it is not necessary to set a limit to increase or decrease the correction gain as in the first embodiment. Further, in the first embodiment, the control is performed by the geometric series that is changed by the "ratio", but the drawback of the geometric series is that the effect of the change becomes smaller gradually as it is reduced. is there.
In the present embodiment, since the change is made in the arithmetic series, even if the number of changes is increased, a certain effect can be expected. In the second embodiment, an example is shown in which the original gain and the correction gains 1.2 KFF and 0.8 KFF, which are increased and decreased by 20% respectively, are set. You can change to.

【0058】更に、ステップ112,114での変更タ
イミングの決定に際して、腰関節の動きを指標とする場
合に限らず、肩関節の動きでも同じ効果が得られること
を示した。また、第1実施例ではN歩歩いたかどうか
を、次の試行のトリガーにしていたが、本実施例では時
間Tをもって、試行のトリガーにしている。何方でも同
じ結果を得る。トリガーの他の候補としては、移動距離
でも良い。尚、第1敷居値を使用せず、歩容データその
ものの変更も行っていないが、必要に応じてそう変形し
ても良い。
Further, it has been shown that the same effect can be obtained not only by using the movement of the hip joint as an index but also by the movement of the shoulder joint in determining the change timing in steps 112 and 114. Further, in the first embodiment, whether or not the user has walked N steps is used as the trigger for the next trial, but in the present embodiment, the trial is triggered at time T. Everyone gets the same result. Another candidate for the trigger may be the moving distance. Although the first threshold value is not used and the gait data itself is not changed, the gait data itself may be modified as necessary.

【0059】図7および図8はこの発明の第3実施例の
アルゴリスムを示すフロー・チャートで、少なくとも片
手に荷物(貨物)を携行する場合に適用することが最適
な例を示している。
FIG. 7 and FIG. 8 are flow charts showing the algorithm of the third embodiment of the present invention, and show an example most suitable for application when carrying luggage (cargo) in at least one hand.

【0060】ロボットが手に荷物(貨物)を携帯してい
るとき、荷物の重さを正確に認識せずに腕を振ると、却
って安定性を損なう場合があり得る。荷物を携行してい
るときの安定問題を考えるに、脚部の慣性質量は何ら変
更がないので、脚を振ることで生ずる慣性力は、荷物の
あるなしには関係しない。しかし体重は間違いなく増加
するので、増加した体重は足底をしっかりと路面に押さ
えつける働きをすることから、荷物を持たないときに比
べて荷物を携行しているときの方がより滑りにくいこと
が分かる。つまり荷物を携行しているときは、元々安定
性は増加しているので、荷物を携行しないときとは腕を
振る制御を変える必要がある。
When the robot carries a baggage (cargo) in its hand, if the arm is shaken without accurately recognizing the weight of the baggage, the stability may be deteriorated. Considering the stability problem when carrying luggage, the inertial mass of the legs is not relevant, since the inertial mass of the legs does not change at all. However, since the weight definitely increases, the increased weight works to hold the sole of the foot firmly on the road surface, so it is more slippery when carrying luggage than when not carrying luggage. I understand. In other words, when carrying luggage, the stability originally increases, so it is necessary to change the control of swinging the arms as compared to when carrying luggage.

【0061】上記を参照して説明すると、図7において
従前の実施例と同様のステップを経てステップ205に
進み、そこで左右の肩の関節角度補正値を決定するため
のゲインR/L KFFを2つ読み込む。この2つのゲインの
値は同じであるが、後の処理のために一応ここでは別々
に用意した事例を示しておく。ステップ206では、荷
物の重さ(ペイロード)が無視できる量ΔWより大きい
かどうかを判別し、もし無視できる重さ未満と判断でき
るならば、後の処理は基本的に第1実施例の図3のステ
ップ7と同じで良い。無視できない量を超えている場合
にはステップ207,210に進み、両手に携行してい
るのか、それとも左右の手のいずれかに携行しているの
か判別する。
Explaining with reference to the above, in FIG. 7, the process proceeds to step 205 after performing the same steps as those in the previous embodiment, where the gain R / L KFF for determining the joint angle correction values of the left and right shoulders is set to 2 Read one. The two gain values are the same, but here, for the purpose of the subsequent processing, here are shown cases prepared separately. In step 206, it is determined whether or not the weight of the package (payload) is greater than the negligible amount ΔW, and if it is determined that the weight is less than the negligible weight, the subsequent processing is basically the same as in FIG. 3 of the first embodiment. The same as step 7 in step 7 above. If the amount exceeds the non-negligible amount, the process proceeds to steps 207 and 210 to determine whether the user is carrying both hands or one of the left and right hands.

【0062】ここで、上記の判別手法について説明する
と、ロボットが両足で立っている状態で足首の6軸力セ
ンサ21の出力を読み込む。このときのロボットの姿勢
は任意であるが、図9に示す距離S,Lを関節角度から
算出する手間を省くために、以下の計算では足の幅は腰
関節の幅と同じで、かつ両手は鉛直下方に下げた状態で
立っているとする。そうすると、足首に鉛直上方に働く
2つの反力R/L FZ の間の距離は、図9に示す如く、腰
の関節の間隔2Lになる。両腕に下げている荷物の重さ
R/L Wの間隔も、肩関節の間隔2Sとなる。
Here, the above-mentioned discrimination method will be explained. The output of the 6-axis force sensor 21 of the ankle is read while the robot is standing on both feet. The posture of the robot at this time is arbitrary, but in order to save the trouble of calculating the distances S and L shown in FIG. 9 from the joint angles, in the following calculation, the width of the foot is the same as the width of the hip joint, and Is assumed to be standing vertically down. Then, the distance between the two reaction forces R / L FZ acting vertically upward on the ankle becomes the space 2L between the waist joints, as shown in FIG. Weight of luggage hanging on both arms
The R / L W interval is also the shoulder joint interval 2S.

【0063】ロボットには荷物の他に、自身の重量WRO
B があるので、このときの重心位置を以下の計算では便
宜上ロボットが重量的に左右均等に製作されていてロボ
ットの中央にあるものとする(勿論、不均等の場合でも
容易に算出可能)。自重と荷物による下向きの力と、足
首に作用する反力とは釣合うため、RFZ + LFZ =WR
OB + RW+ LWまた、右足首(あるいは左足首)回り
のモーメントの釣合いを考えると、 RW(S−L)+ LFZ (2L)=WROB ×L+ LW
(L+S) となる。これらの2つの式から、2つの未知数R/L Wは RW=1/2{ RFZ (1+L/S)+ LFZ (1−L
/S)−WROB } LW=1/2{ RFZ (1−L/S)+ LFZ (1+L
/S)−WROB } と計算できる。
In addition to luggage, the robot has its own weight WRO.
Since there is B, the position of the center of gravity at this time is assumed to be in the center of the robot for the sake of convenience in the following calculation, assuming that the robot is weighted evenly on the left and right sides (of course, it can be easily calculated even if they are not equal). LFZ + LFZ = WR because the downward force due to own weight and luggage balances the reaction force acting on the ankle.
OB + RW + LW Also, considering the balance of the moment around the right ankle (or left ankle), RW (S-L) + LFZ (2L) = WROB x L + LW
(L + S). From these two equations, the two unknowns R / L W are RW = 1/2 {RFZ (1 + L / S) + LFZ (1-L
/ S) -WROB} LW = 1/2 {RFZ (1-L / S) + LFZ (1 + L
/ S) -WROB}.

【0064】荷物を携行していない手を決定するために
は RWまたは LWの算出値は実質的に0であれば良く、
必ずしも0である必要はない。計測値から算出した RW
または LWの精度は、6軸力センサの測定精度に依存す
る。精度によってはマイナスとなることもある。具体的
には、 RW, LWの内、いずれか小さい方の値を基準値
ΔW(適宜設定)と比較し、それよりも小さい場合は、
該当する手は実質的に荷物を携行していないと判断す
る。具体的には、RWおよびLWが共にΔW以下であれ
ば、図3のステップ7に進み、いずれかかがΔWを超え
ていればステップ207以降に進む。そしてステップ2
07で RWおよび LWが共にΔWを超えているときは両
手に荷物携行と判断される。否定されるときはステップ
210に進んで荷物を携行していない手を決定する。
尚、この判断は、オペレータがインターフェイスを通じ
て教示しても良い。ロボットの手首に6軸力センサを装
着してそれから判断することもできる。
In order to determine the hand that is not carrying the luggage, the calculated value of RW or LW should be substantially 0,
It does not necessarily have to be 0. RW calculated from measured values
Alternatively, the accuracy of LW depends on the measurement accuracy of the 6-axis force sensor. It may be negative depending on the accuracy. Specifically, the smaller value of RW and LW is compared with the reference value ΔW (appropriate setting), and if smaller than that,
It is determined that the corresponding hand is substantially carrying no baggage. Specifically, if both RW and LW are ΔW or less, the process proceeds to step 7 in FIG. 3, and if either of them exceeds ΔW, the process proceeds to step 207 and thereafter. And step 2
If both RW and LW exceed ΔW at 07, it is judged that both hands are carrying luggage. When the result is negative, the routine proceeds to step 210, where a hand that is not carrying luggage is determined.
The operator may teach this determination through the interface. It is also possible to attach a 6-axis force sensor to the wrist of the robot and then judge.

【0065】この後の処理は、どちらの手が荷物を携行
してしているかで、それぞれ相違する。ステップ20
8,211,213で荷物携行時用に別々に設定されて
いる脚部の歩容データを読み取る。
Subsequent processing differs depending on which hand is carrying the luggage. Step 20
The gait data of the legs separately set for carrying luggage is read at 8, 211 and 213.

【0066】両手に荷物を携行する場合にはステップ2
09でゲインを0に置き換え、結果的に腕を振らないよ
うにする。この理由は、両手に有意の重さの荷物を携行
する場合には荷物の重量が足底に加わって摩擦力を充分
なものにすることと荷物がロボットの最外側に位置して
いるので、垂直軸回りの慣性質量が充分な大きさになっ
ており、同じスピン力が作用した場合でも回転量が少な
くなるからである。
Step 2 when carrying luggage in both hands
At 09, the gain is replaced with 0 so that the arm is not shaken as a result. The reason for this is that when carrying a bag of significant weight in both hands, the weight of the bag is added to the sole of the foot to make the friction force sufficient, and the bag is located on the outermost side of the robot, This is because the inertial mass around the vertical axis is sufficiently large and the amount of rotation is reduced even when the same spin force acts.

【0067】又、片手で携行と判断されるときは荷物を
携行する方の腕を振らないこととし、その代わりステッ
プ212,214で補正ゲインを2倍にし、空いている
方の腕を2倍の振幅で振ることとする。以後はこれに従
い、第1実施例または第2実施例で述べたのと基本的に
同じ処理をステップ215ないし235(図8)で順次
行う。尚、ステップ217で有意の滑り発生と判断され
るときはステップ218に進み、そこで両手に荷物携行
と判断されると、ステップ219で両足支持期と確認さ
れ次第ステップ220に進み、歩容データそのものを変
更する。これは両腕で荷物を携行して安定性が増加した
筈であるにもかかわらず、滑りが生じたためである。
When it is judged to be carried with one hand, the arm carrying the luggage is not shaken. Instead, the correction gain is doubled in steps 212 and 214, and the free arm is doubled. Shake with the amplitude of. Thereafter, according to this, basically the same processing as that described in the first or second embodiment is sequentially performed in steps 215 to 235 (FIG. 8). If it is determined in step 217 that significant slip has occurred, the process proceeds to step 218. If it is determined that both hands are carrying luggage, the process proceeds to step 220 as soon as it is confirmed in step 219 that both legs are supported, and the gait data itself is obtained. To change. This is because slippage occurred despite the increased stability of carrying the luggage with both arms.

【0068】第3実施例は上記の如く、手に荷物を携行
するときは腕の振り方を変えるように構成した。即ち、
荷物を携行する側の腕は振らないようにすると共に、片
腕しか振らないときは2倍の振幅で振るようにした。こ
の結果、振り回す腕の数が減少するので、その分エネル
ギ消費を低減することができる。又、両手に荷物を携行
しているときに有意の滑りが生じた場合は歩容データそ
のものを変えて安定化を確保するようにした。尚、荷物
携行時用の歩容データは別々に設定せず、ステップ20
8,211,213で同じ歩容データを読み取るように
しても良い。
As described above, the third embodiment is configured to change the way of swinging the arm when carrying luggage in the hand. That is,
The arm on the side carrying the luggage should not be shaken, and when only one arm is shaken, it should be shaken with double amplitude. As a result, the number of swinging arms is reduced, and energy consumption can be reduced accordingly. Also, when significant slippage occurs while carrying luggage in both hands, gait data itself is changed to ensure stabilization. Note that the gait data for carrying luggage is not set separately,
The same gait data may be read by 8, 211 and 213.

【0069】図10および図11はこの発明の第4実施
例のアルゴリズムを示すフロー・チャートである。
10 and 11 are flow charts showing the algorithm of the fourth embodiment of the present invention.

【0070】前述のように、もし十分な摩擦係数があ
り、安定な歩行ができるのであれば、エネルギの消費を
伴う腕は振らない方が良い。この考えに基づくのが第4
実施例である。
As described above, if there is a sufficient friction coefficient and stable walking is possible, it is better not to shake the arm which consumes energy. The fourth is based on this idea
This is an example.

【0071】以下説明すると、図10において従前の実
施例と同様のステップ301,302を経てステップ3
03に進んで第3のゲインK3 を含めた3つの設定ゲイ
ンを読み込み、ステップ304,305を経てステップ
306に進んで肩関節角度補正ゲインとしてフィードフ
ォワード補正ゲインKFFの他にフィードバック補正ゲイ
ンKFB(後述)を選択(設定)する。
Explaining below, in FIG. 10, the same steps 301 and 302 as those of the previous embodiment are performed, and then step 3 is executed.
In step 03, the three setting gains including the third gain K3 are read, and in steps 304 and 305, the process proceeds to step 306, in which the feedback correction gain KFB (described later) is used as the shoulder joint angle correction gain in addition to the feedforward correction gain KFF. ) Is selected (set).

【0072】続いてステップ307,308,309を
経てステップ310に進み、そこで有意の滑りが発生と
判断された場合にはステップ311に進んで現在腕を振
っているかどうかを判別する。もし振っていたのにステ
ップ310で有意の滑り発生と判断されたのであれば、
振幅を増やすためにステップ312に進んで先の補正ゲ
インを10%アップしたものを新たなゲインとする(上限
は最初のゲインの50%。ゲイン変更に際しては従前の実
施例のようにタイミングを図っても良い)。
Subsequently, the process proceeds to step 310 through steps 307, 308 and 309, and if it is determined that significant slippage occurs, the process proceeds to step 311 to determine whether or not the arm is currently swung. If it is judged in step 310 that significant slippage has occurred while shaking,
In order to increase the amplitude, the routine proceeds to step 312, where the previous correction gain is increased by 10% and a new gain is set (the upper limit is 50% of the initial gain. When changing the gain, the timing is set as in the previous embodiment. May be).

【0073】しかし、ステップ311で現在腕を振って
いないと判断された場合には腕を振ることになるが、そ
の前にステップ313に進み、現在の遊脚が着地して最
初の両足支持期に到達したかどうかを判断する。まだ両
足支持期には到達していないと判断された場合にはステ
ップ314に進み、そこで係数βを0.8 に設定する。こ
の係数は後で述べるようにモータの追従速度を決定する
ことになり、ここで0.8 に設定するのは、結果的に腕の
振りを目標角度に比較的緩慢に追従させ、変更時の衝撃
を緩和するためである。ステップ313で両足支持期に
到達と判断されるときは変更時の衝撃が多少大きくても
安定性のマージンはあるので、ステップ315で係数β
を1.0 に設定して追従速度を上昇させる。係数βの選定
が終わるとステップ316に進み、ゲインKFFの値を先
に設定していた量とする。
However, if it is determined in step 311 that the arm is not currently swung, the arm is swung, but before that, the process proceeds to step 313, where the current free leg lands and the first two-leg support period. To determine if you have reached. If it is determined that the period for supporting both feet has not yet been reached, the process proceeds to step 314, where the coefficient β is set to 0.8. This coefficient will determine the following speed of the motor as will be described later, and setting 0.8 here results in the arm swing following the target angle relatively slowly, and the impact at the time of change is set. This is to alleviate. If it is determined in step 313 that the two-leg support period has been reached, there is a margin of stability even if the impact at the time of change is somewhat large.
Set to 1.0 to increase the tracking speed. When the selection of the coefficient β is completed, the process proceeds to step 316, and the value of the gain KFF is set to the previously set amount.

【0074】ステップ310で有意のヨーレートが発生
していないと判断される場合、ステップ317に進み、
そこで現在腕を振っているかどうかを判別し、否定され
るときは振らなくても安定性が保たれているのでステッ
プ324(図11)に進み、肩関節目標角度補正値を0
にする。逆にステップ317で肯定されたならば、現在
の設定値が適正と解されるので、ステップ318,31
6を介してその後N歩の間は、ゲインは前回のゲインを
そのまま利用する。そしてステップ318で歩数Nを超
えたと判断されるとステップ319に進み、従前の実施
例と同じくゲインを少し低減して様子を見る。
If it is determined in step 310 that a significant yaw rate has not occurred, the process proceeds to step 317.
Therefore, it is determined whether or not the arm is currently shaken. If the result is negative, the stability is maintained without shaking, so the process proceeds to step 324 (FIG. 11) to set the shoulder joint target angle correction value to 0.
To On the contrary, if the affirmative determination is made in step 317, the current setting value is understood to be proper, and therefore steps 318, 31
During the subsequent N steps through 6, the gain uses the previous gain as it is. When it is determined in step 318 that the number of steps N has been exceeded, the process proceeds to step 319, in which the gain is slightly reduced as in the previous embodiment, and the state is observed.

【0075】本実施例が従前の実施例と異なる点は、補
正ゲインを小さくしていく過程で、もし環境知識ベース
から読み取ったゲインの初期値の半分以下になれば、腕
の振りを中止するようにしたことである。即ち、ステッ
プ319で先のゲインを10%削減した結果が上記初期値
の半分を超えている間は、従前の実施例と同様にこの10
%削減した量を新たなゲインとするが、削減した結果が
半分以下に減少した場合はステップ321に進んでゲイ
ンを前回値に固定し、ステップ322で肩関節角度8R/
L が初めて最小となる(腕が下がって体側に沿う)タイ
ミングを待ってステップ323(図11)に進んで係数
βを0.8 に設定し、ステップ324に進んで補正値 1R/
L αt を0とする。同時にヨーレートに比例して肩関節
を補正駆動する角度cαt も0とする。
The difference of this embodiment from the previous embodiment is that in the process of decreasing the correction gain, if the gain becomes less than half the initial value read from the environmental knowledge base, the arm swing is stopped. That's what I did. That is, while the result of reducing the previous gain by 10% in step 319 exceeds half of the initial value, this 10 is the same as in the previous embodiment.
The% reduction amount is set as a new gain. If the reduction result is reduced to less than half, the process proceeds to step 321 to fix the gain to the previous value, and at step 322, the shoulder joint angle 8R /
Wait for the timing when L becomes the smallest (along the body with the arm lowered) and proceed to step 323 (Fig. 11) to set the coefficient β to 0.8, then proceed to step 324 and set the correction value 1 R /
Let L αt be 0. At the same time, the angle cαt for correcting and driving the shoulder joint in proportion to the yaw rate is also set to zero.

【0076】一方、ステップ312,316,320で
必要な補正ゲインKFFを決定した後、ステップ325
(図11)で肩の関節角度補正値を算出する。具体的に
は腰関節8R/L の目標角度に前記フィードフォワード補
正ゲインKFFを乗じて定常的に腕を振る際の角度補正値
1R/L αt を算出し、前記ヨーレート差分値に前記フィ
ードバック補正ゲインKFBを乗じて応急的にヨーレート
に比例した大きさで腕を振る補正角度 cαt の2つの種
類の補正値を算出する。後者はヨーレートが消滅した段
階で実質的な効果を失う。
On the other hand, after determining the necessary correction gain KFF in steps 312, 316 and 320, step 325
The joint angle correction value of the shoulder is calculated in (FIG. 11). Specifically, the angle correction value when the target angle of the hip joint 8R / L is multiplied by the feedforward correction gain KFF and the arm is steadily shaken
1 R / L αt is calculated, the yaw rate difference value is multiplied by the feedback correction gain KFB, and two types of correction values of the correction angle cαt for swiftly swinging the arm with a size proportional to the yaw rate are calculated. The latter loses its substantial effect when the yaw rate disappears.

【0077】続いてステップ326から328を経てス
テップ329に進み、モータトルク指令値を算出する。
図示の如く、肩関節1R/L に関しての指令値は、今回と
前回の目標関節角度差分値にゲインK1 を乗じたもの
と、エンコーダ差分値に前記係数βとゲインK2 とを乗
じたものと、肩関節角度補正値に前記ゲインK3 を乗じ
たもの(位相の関係から左右で正負を逆にする)の和を
求めることで算出される。このようにモータトルク指令
値には係数βが乗じてあるので、βが1.0 であれば、実
測カウンタ値に追従するように電流が供給され、βが0.
8 であれば追従速度も遅くなって腕の動きは緩慢にな
る。尚、残余の関節のモータトルク指令値は第1項と第
2項の和となる。ステップ330以降は基本的に従前の
実施例と変わらない。
Subsequently, the process proceeds from step 326 to step 328 to step 329 to calculate the motor torque command value.
As shown in the figure, the command value for the shoulder joint 1R / L is obtained by multiplying the target joint angle difference value of this time and the previous time by the gain K1, and the encoder difference value by the coefficient β and the gain K2. It is calculated by obtaining the sum of the shoulder joint angle correction value multiplied by the gain K3 (the positive and negative sides are reversed from the phase relationship). In this way, the motor torque command value is multiplied by the coefficient β, so if β is 1.0, current is supplied so as to follow the measured counter value, and β is 0.
When it is 8, the following speed becomes slow and the movement of the arm becomes slow. The motor torque command value for the remaining joint is the sum of the first and second terms. The steps after step 330 are basically the same as the previous embodiment.

【0078】第4実施例は上記の如く、基本的には腕を
振らないで歩行し、エネルギの消費を低減するように構
成した。即ち、有意な滑りが検出されたときにのみ腕を
振り、安定性を回復する。その際には応急的な対応(ス
テップ311,315)と、その後の再発防止的な対応
(ステップ312)との2つをとると共に、応急的な対
応は素早く、再発防止的な対応はステップ317ないし
324を介して緩慢に行うようにした。それによって、
対応したが故に生ずる副作用を減少することができる。
As described above, the fourth embodiment is basically constructed so as to walk without swinging the arm to reduce energy consumption. That is, only when significant slippage is detected, the arm is shaken to restore stability. In that case, the emergency response (steps 311 and 315) and the subsequent recurrence prevention response (step 312) are taken, and the emergency response is swift and the recurrence prevention response is step 317. Through 324 through slowly. Thereby,
It is possible to reduce the side effects caused by corresponding measures.

【0079】又、第4実施例において、歩行が安定して
きたときに再発防止的な対応を順次縮小して、エネルギ
損失を軽減し、最終的には腕を振ることを中止する。中
止に際しては腕の止める位置を体側に添った位置とし、
次回再び外乱が生じた時に対応できるように備えてお
く。更に、中止位置への移動も緩慢に行って、中止に伴
う衝撃を最小化する。更に、新しくβと言う概念係数を
導入し、アルゴリズムをシンプルに表現し、コンピュー
タの計算速度を維持するようにした。
Further, in the fourth embodiment, when the gait becomes stable, the recurrence preventive measures are sequentially reduced to reduce energy loss, and finally the arm shaking is stopped. When discontinuing, make the position where the arm stops along the body side,
Be prepared to respond to the next disturbance again. In addition, the movement to the stop position is also performed slowly to minimize the impact caused by the stop. Furthermore, a new concept coefficient, β, was introduced to simplify the algorithm and maintain the computational speed of the computer.

【0080】図12および図13はこの発明の第5実施
例のアルゴリズムを示すフロー・チャートである。
12 and 13 are flow charts showing the algorithm of the fifth embodiment of the present invention.

【0081】第4実施例は腕を振らないことを基本とし
て、外乱による現象が発生した時点から、応急的な処置
とその後の再発を防止する恒久的な処置をとる場合を示
したが、第1実施例(図3および図4)のように腕を振
っている場合に外乱が発生して応急的な処置を追加しな
ければならないときには、どうすれば良いか?図12お
よび図13に示す第5実施例は、それへの対応策を記述
する。
The fourth embodiment has shown a case where, based on the fact that the arm is not shaken, an emergency measure and a permanent measure for preventing the recurrence thereafter are taken from the time when the phenomenon caused by the disturbance occurs. What should be done when a disturbance occurs and an emergency measure needs to be added while swinging the arm as in the first embodiment (FIGS. 3 and 4)? The fifth embodiment shown in FIGS. 12 and 13 describes a countermeasure therefor.

【0082】以下説明すると、図12においてステップ
410で有意な滑り発生と判断された場合はステップ4
15を経てステップ416に進んで再発防止処理を行
い、応急処理に関する補正角度 cαt をヨーレート差分
値にフィードバック補正ゲインKFBを乗じてステップ4
17(図13)で算出し、それらに基づいてステップ4
21でモータトルク指令値を算出する。
Explaining below, if it is determined in step 410 in FIG. 12 that significant slippage has occurred, step 4 is performed.
After step 15, the process proceeds to step 416 to perform the recurrence prevention process, and the yaw rate difference value is multiplied by the feedback correction gain KFB to obtain the correction angle cαt related to the emergency process.
17 (FIG. 13) and step 4 based on them
At 21, the motor torque command value is calculated.

【0083】第5実施例は、第1実施例(図3および図
4)の構成に、ヨーレートに比例して肩関節角度補正値
を追加したものである。第4実施例と第5実施例の2つ
から、再発防止の戦略と応急処置の戦略とは互いに矛盾
することなく、共栄共存できることが容易に理解できよ
う。
The fifth embodiment is obtained by adding a shoulder joint angle correction value in proportion to the yaw rate to the structure of the first embodiment (FIGS. 3 and 4). From the four examples and the fifth example, it can be easily understood that the recurrence prevention strategy and the first aid strategy can coexist and coexist without conflicting with each other.

【0084】図14および図15はこの発明の第6実施
例のアルゴリズムを示すフロー・チャートである。
14 and 15 are flow charts showing the algorithm of the sixth embodiment of the present invention.

【0085】先に荷物を携行する場合の制御を述べた
が、手に荷物を携行しない場合にも消費エネルギの視点
から、両手を振るべきか片手のみ振るべきかを決めて対
応する手法を提案する。図14および図15に例示する
アルゴリズムでは、片手を振る場合には予め右左いずれ
の手を振るかを設計者が決定しておく例である。例示の
ものは、先ず右の腕を振り、それでも足りない(滑りが
生じている)場合には両腕を振るようにした。
The control when carrying the luggage is described above, but a method is proposed in which even if the luggage is not carried in the hand, from the viewpoint of energy consumption, it is decided whether to shake both hands or only one hand. To do. The algorithm illustrated in FIGS. 14 and 15 is an example in which the designer decides in advance which of the right hand and the left hand to shake when shaking one hand. In the example shown, the right arm is first shaken, and then both arms are shaken if it is still insufficient (slippage occurs).

【0086】以下説明すると、図14においてステップ
508までは基本的に従前の実施例と同じである。ステ
ップ509,510で現在腕を振っているかどうか、振
っている場合には片手なのか両手なのかを判断する。こ
の判断結果により以下の処理は異なる。即ち、ステップ
510で否定されるときは腕は全く振っていないので、
ステップ511で有意の滑り発生と判断されなければス
テップ516(図15)に進み、腕を振らないように制
御するために係数R/L γ(後述の如く腕の振りを決定す
る)を0に設定する。
Explaining below, the steps up to step 508 in FIG. 14 are basically the same as those in the previous embodiment. In steps 509 and 510, it is determined whether or not the arm is currently waving, and if so, whether one hand or both hands are being waving. The following processing differs depending on the result of this judgment. That is, when the answer in step 510 is negative, the arm is not swinging at all,
If it is not determined in step 511 that significant slippage has occurred, the process proceeds to step 516 (FIG. 15), and the coefficient R / L γ (determines arm swing as described later) is set to 0 in order to control not to swing the arm. Set.

【0087】ステップ511で有意の滑り発生と判断さ
れた場合はステップ512に進んで、最初に両足支持期
に到達したことが確認されるまでは、ステップ514で
再発防止的な処置により前記係数βを1より小さい、例
えば0.8 に設定する。ステップ512で最初の両足支持
期到達が確認された後はステップ513に進み、係数β
を1.0 に上げて目標関節角度への追従速度を上昇させ
る。その後はステップ515に進み、前記腕を振ること
を決定づけることになる前記係数R/L γの内、右腕用の
値 Rγを1に設定し、左の腕は振らないので左腕用の値
Lγを0に設定する。
If it is determined in step 511 that significant slippage has occurred, the process proceeds to step 512, and until it is confirmed that the both-feet support period has been reached for the first time, in step 514 the coefficient β is set by recurrence preventive measures. Is set to be smaller than 1, for example 0.8. After it is confirmed in step 512 that the first both feet support period has been reached, the process proceeds to step 513, where the coefficient β
Raise to 1.0 to increase the tracking speed to the target joint angle. After that, the process proceeds to step 515, where the value R γ for the right arm is set to 1 among the coefficients R / L γ that determine to swing the arm, and the value for the left arm is set because the left arm does not swing.
Set Lγ to 0.

【0088】ステップ510で現在片腕を振っていると
判断された場合には、ステップ517で有意の滑り発生
と判断されなければ、現在の制御は適切と解されるの
で、ステップ522,515(図15)で歩数Nまでは
その状態を保持する。しかしステップ522で歩数Nを
越えたと判断されたときには腕の振りを中止するため、
ステップ523を経てステップ524に進んで左右腕用
の係数γを共に0に設定する(このとき、第4実施例の
考えを取り入れて係数βも0.8 にしておく方が望ましい
が、説明の簡略化のためにこの手法は省略する)。
If it is determined in step 510 that one arm is currently waving, the current control is considered to be appropriate unless it is determined in step 517 that significant slippage has occurred. Therefore, steps 522 and 515 (see FIG. In step 15), the state is maintained up to the number of steps N. However, when it is determined in step 522 that the number of steps N has been exceeded, the arm swing is stopped,
After proceeding to step 524 through step 523, both the left and right arm coefficients γ are set to 0 (at this time, it is desirable to set the coefficient β to 0.8 by taking into consideration the concept of the fourth embodiment, but the explanation is simplified. This method is omitted because of).

【0089】ステップ517で有意の滑り発生と判断さ
れた場合には、現在の片腕を振るのみでは環境に対応で
きないことになり、両腕を振らざるを得ないが、係数γ
を左右腕用とも1に増加させる前に、これから振る方の
左手用の係数Lβを両足支持期になるまでは0.8 と小さ
くしておく (ステップ518,519,520)。ステ
ップ509で現在既に両腕を振っていると判断されたと
きは、ステップ525でそれでも有意の滑り発生と判断
されれば制御を全体的に変更し、より速度の遅い歩容デ
ータに変更する(ステップ526,527)。有意の滑
り発生と判断されない場合には歩数Nまではその状態を
保持し、その後は片腕を振ることに変更して消費エネル
ギを節約する(ステップ528,529,530)。
When it is determined in step 517 that significant slippage has occurred, it is not possible to deal with the environment by simply swinging one of the current arms, and both arms must be swung, but the coefficient γ
Is increased to 1 for both the left and right arms, the coefficient Lβ for the left hand of the person who is swinging is reduced to 0.8 until both feet support period is reached (steps 518, 519, 520). If it is determined in step 509 that both arms are currently waving, if it is determined in step 525 that significant slippage still occurs, the control is changed as a whole, and the gait data with a slower speed is changed ( Steps 526, 527). When it is not determined that significant slippage has occurred, the state is maintained up to the number of steps N, and thereafter, one arm is shaken to save energy consumption (steps 528, 529, 530).

【0090】以上の処理で腕の振る様式を決定する係数
γの0か1かが決定されたので、その後はステップ53
1(図15)に進み、係数γとフィードフォワード補正
ゲインKFFなどから肩関節角度補正値を算出する。以後
のステップは、基本的に従前の実施例のいずれかと同一
なので、説明を省略する。尚、この実施例では説明の簡
略化のために、腕の振幅を変えることは記述しなかった
が、今まで開示してきた技術を用いれば、そう変形し得
ることは容易に理解できよう。
With the above processing, it is determined whether the coefficient γ for determining the swinging style of the arm is 0 or 1. Therefore, after that, step 53 is executed.
1 (FIG. 15), the shoulder joint angle correction value is calculated from the coefficient γ and the feedforward correction gain KFF. Subsequent steps are basically the same as in any of the previous embodiments, so description will be omitted. In this embodiment, changing the amplitude of the arm is not described for simplification of the description, but it can be easily understood that such a modification can be made by using the technique disclosed so far.

【0091】第6実施例は上記の如く、基本的に腕は振
らず、外乱による現象が出たときにのみ腕を振るように
構成した。そして、再発防止的な腕の振り方に関して
は、直ぐに両腕を振るのではなく先ず片腕から振り、そ
れでも足りないときのみ両腕を振るようにした。応急処
置として腕を振るのは安定性の確保がエネルギ節減より
も優先度が高いからであり、その意図から両腕を振って
安定性の確保を優先する。再発防止的な腕の振り方を縮
小する場合も、両腕から片腕に、片腕から全く振らない
モードに順次変更することで、安全を確かめながら、エ
ネルギ消費を低減することができる。
As described above, the sixth embodiment is basically constructed such that the arm does not swing and the arm swings only when a phenomenon due to a disturbance occurs. Regarding how to swing the arms to prevent recurrence, instead of swinging both arms immediately, swing from one arm first, and then swing both arms only when it is still insufficient. The reason why the arm is shaken as a first aid measure is that ensuring the stability has a higher priority than energy saving, and from that intention, the arms are shaken to ensure the stability. Even when reducing the recurrence prevention arm swinging method, it is possible to reduce energy consumption while confirming safety by sequentially changing from both arms to one arm and from a mode in which one arm does not swing at all.

【0092】又、従前の係数βに加えて、新たに係数γ
なる概念を導入して使用したことにより、制御アルゴリ
ズムを簡単で設計し易くすることができる。アルゴリズ
ムが簡潔にまとまる結果、設計時にミスを侵す可能性が
減少し問題の発生時にも、原因究明が容易に行えるなど
の利点があるし、実行する上でコンピュータの速度も維
持できる利点がある。
In addition to the coefficient β used previously, a new coefficient γ
By introducing and using the following concept, the control algorithm can be made simple and easy to design. As a result of the simple organization of the algorithm, there is an advantage that the possibility of making mistakes at the time of design is reduced, the cause can be easily investigated even when a problem occurs, and there is an advantage that the speed of the computer can be maintained for execution.

【0093】図16および図17はこの発明の第7実施
例のアルゴリズムを示すフロー・チャートである。
16 and 17 are flow charts showing the algorithm of the seventh embodiment of the present invention.

【0094】肩関節を振る目的は脚部慣性力の一部をキ
ャンセルことであり、完全に消去することではない。こ
の観点に立って、肩の関節角度を一番経済的な振動モー
ドに設定する手法を次に述べる。前述の通り、腕を自由
振り子として肩関節を中心に自由に振動させ得たとした
とき、関節モータは自身を駆動するエネルギーを供給さ
れれば良く、外部への仕事はする必要がない。実際には
関節各部の摩擦で振動が減衰してくるから、その減衰量
を保障するエネルギだけは消費するが、この状態が最も
消費エネルギが少なくて済む。
The purpose of shaking the shoulder joint is to cancel a part of the leg inertial force, not to completely erase it. From this viewpoint, the method of setting the shoulder joint angle to the most economical vibration mode will be described below. As described above, when it is assumed that the arm can freely vibrate about the shoulder joint using the free pendulum, the joint motor only needs to be supplied with energy for driving itself, and does not need to perform work to the outside. Actually, since the vibration is attenuated by the friction of each part of the joint, only the energy that guarantees the amount of the attenuation is consumed, but this state requires the least energy consumption.

【0095】以下説明すると、図16においてステップ
605で推奨脚部歩容データを読み取った後、ステップ
606ではこのデータから1周期(2歩)当たりのサン
プリング回数nを算出する。例えば、1歩 0.5秒で歩行
する場合、コンピュータのクロックタイムが5msec
であるとすると、1周期当たりのサンプリング数は 200
回となる。上体のサンプリングと脚部のサンプリング数
を一致させる必要があるので、ステップ607以降では
この処理を行う。先ずステップ607でモデル自由振り
子の周期mTを上記nで割ってサンプリング周期を求
め、このサンプリング周期ごとにモデル自由振り子の角
1αt を算出する。ここでモデル自由振り子とは質量
Mの重りが長さLの紐でつり下げられた振り子のこと
で、その振幅2α0 や長さLは腕部のそれに近ければ、
任意の定数で良い。
Explaining below, after reading the recommended leg gait data in step 605 in FIG. 16, the number of times of sampling n per cycle (two steps) is calculated from this data in step 606. For example, when walking in 0.5 seconds per step, the computer clock time is 5 msec.
, The number of samplings per cycle is 200
Times. Since it is necessary to make the number of samplings of the upper body and the number of samplings of the legs match, this processing is performed after step 607. First, in step 607, the cycle mT of the model free pendulum is divided by the above n to obtain a sampling cycle, and the angle 1 αt of the model free pendulum is calculated for each sampling cycle. Here, the model free pendulum is a pendulum in which a weight of mass M is hung with a string of length L. If its amplitude 2α0 and length L are close to those of the arm,
Any constant will do.

【0096】ステップ608では腕の振動周期を歩行周
期と一致させるために肘を曲げて調節する必要があり、
そのための肘の角度 3α0 を選定する。この角度 3α0
は予め計算して脚部歩容とともに設定され、決定した脚
部歩容から検索することで容易に選定できる。
In step 608, it is necessary to bend and adjust the elbow to match the vibration cycle of the arm with the walking cycle.
Therefore, the elbow angle 3 α0 is selected. This angle 3 α0
Is calculated in advance and set together with the leg gait, and can be easily selected by searching from the determined leg gait.

【0097】ステップ609ではこの肘関節角度に到達
させる時間をt0 とし、その時間内に 3α0 に到達する
ための途中の通過点をサンプリング時刻ごとに作成す
る。滑らかに以降させるために、2次曲線を使うこと
や、ジャークを一定値以下に抑える手法など2点間の補
完手法は既に公知であり、本発明の主要な要素ではない
ので、 3αt の再生手法の詳細には触れない。ステップ
610では脚部歩容の時系列データに 1αt と 3α5 の
時系列データを重ね合わせた全体歩容データを作成し
て、脚部と上体とが別々に動くことがないようにする。
In step 609, the time required to reach this elbow joint angle is set to t 0, and a passing point on the way to reach 3 α 0 within that time is created at each sampling time. Since a quadratic curve is used in order to make the transition smoothly and a complementary method between two points such as a method of suppressing jerk below a certain value is already known and is not a main element of the present invention, 3 αt reproduction is performed. The details of the method are not touched upon. In step 610, the whole gait data is created by superimposing the time series data of the leg gait with the time series data of 1 αt and 3 α5 so that the leg and the upper body do not move separately. .

【0098】ステップ611からステップ618,62
2,626,627(図17)までは基本的に第4実施
例と変わらない。第4実施例と相違する点はステップ6
30,631で腕を振る場合と振らない場合に応じて係
数γにそれぞれ1または0を代入し、次のステップ63
2で共通の計算式で肩関節の角度補正値を算出できるよ
うにしたことである。この後のステップも基本的に第4
実施例と異ならない。ステップ614で大きな滑りが生
じたと判断されるときはステップ644,645に進ん
で歩容データを変更するが、この変更が行われるときは
歩行周期が違ってくるため、上体歩容設計をやり直す必
要がある。
Steps 611 to 618, 62
Up to 2, 626 and 627 (FIG. 17), there is basically no difference from the fourth embodiment. Step 6 is different from the fourth embodiment.
Substituting 1 or 0 into the coefficient γ depending on whether the arm is shaken or not at 30 and 631, respectively, and the next step 63
2 is that the angle correction value of the shoulder joint can be calculated by a common calculation formula. The steps after this are basically the 4th
There is no difference from the example. If it is determined in step 614 that a large slip has occurred, the process proceeds to steps 644 and 645 to change the gait data. However, when this change is made, the gait cycle is different, so the upper body gait design is redone. There is a need.

【0099】上記の説明の中で、もし肘を調節しても歩
行周期に合わないような極端に早い歩行の場合、あるい
は極端に遅い歩行の場合には肘の角度をどう設定するか
などの問題が残るが、このような場合にはそれぞれ肘を
最大角度まで曲げて慣性質量を最小にする、もしくは肘
を伸ばして慣性質量を最大にするしかない。与えられた
条件の中で一番効果的な手法を採用することが、この実
施例の一つの特徴である。このような構成でも肩関節の
モータが消費するエネルギーを、与えられた条件の中で
最小とすることができる。
In the above explanation, how to set the angle of the elbow in the case of extremely fast walking which does not match the walking cycle even if the elbow is adjusted or in the case of extremely slow walking. Although problems remain, in such cases, there is no choice but to bend the elbow to the maximum angle to minimize the inertial mass or extend the elbow to maximize the inertial mass. It is one of the features of this embodiment to adopt the most effective method under the given conditions. Even with such a configuration, the energy consumed by the motor of the shoulder joint can be minimized under given conditions.

【0100】図18にこの関係を示す。図中、●は通常
考えられる使用範囲で実用的な速度範囲、○は歩行速度
が速くなって、場合によっては歩くと言うより走る場合
である。図はあくまで概念的なものを示しており、腕の
重さや脚の重さをどう設計するかで一点鎖線から水平に
移行する飽和点は決まってくる。
FIG. 18 shows this relationship. In the figure, ● indicates a practically usable range of speed, and ○ indicates a faster walking speed, and in some cases, running rather than walking. The figure is conceptual only, and the saturation point at which the dash-dotted line shifts horizontally is determined by how the arm weight and leg weight are designed.

【0101】第7実施例は上記の如く、上体歩容につい
て自由振動を利用して腕を振る周期を歩行周期に一致さ
せるようにしたことから、一段と消費エネルギの節約を
図ることができる。歩行の周期が、外乱に応じて着地位
置や着地速度を変更すると、当初の設定値に対して多少
ずれることがあるが、そのような場合でも上体の周期が
脚部周期に一致して変わるように制御することが可能と
なる。腕の振幅を外乱の現象に応じて変える、従前の実
施例での構成も任意に組み合わせることも当然可能であ
る。又、係数γを利用したことによって、第4実施例に
比較してアルゴリズムをシンプルに記述することができ
る。
As described above, in the seventh embodiment, the free-vibration of the upper body gait is used to match the cycle of swinging the arm with the walking cycle, so that energy consumption can be further reduced. If the landing position and landing speed are changed depending on the disturbance, the walking cycle may be slightly deviated from the initial set value, but even in such a case, the upper body cycle changes according to the leg cycle. Can be controlled as follows. It is of course possible to arbitrarily combine the configurations of the previous embodiments in which the amplitude of the arm is changed according to the phenomenon of disturbance. Further, by using the coefficient γ, the algorithm can be simply described as compared with the fourth embodiment.

【0102】図19および図20はこの発明の第8実施
例のアルゴリズムを示すフロー・チャートである。
19 and 20 are flow charts showing the algorithm of the eighth embodiment of the present invention.

【0103】第8実施例の特徴は、従前の実施例通りに
フィードフォワードゲインKFFを1歩ごとに不連続に変
更すると共に、新たにゲインKFFに徐々に近づく係数k
FFを用いて腕の振りの振幅を制御周期ごとに徐々に変え
てゲインKFFに近づけるようにしたことである。
The feature of the eighth embodiment is that the feedforward gain KFF is discontinuously changed step by step as in the previous embodiment, and the coefficient k gradually approaches the gain KFF.
This is to use the FF to gradually change the swing amplitude of the arm for each control cycle so as to approach the gain KFF.

【0104】以下説明すると、図19において第1実施
例と同様にステップ701ないし704を経て705に
進み、そこで肩関節角度補正ゲインKFFを係数kFFに置
き換え、ステップ706に進んで時刻カウンタtの値を
0にリセットする。続いてステップ711まで進んで現
在の1歩の間にヨーレート差分値が第1の敷居値を超え
たか否か判断する。否定されるときはステップ712に
進んでヨーレート差分値を第2の敷居値と比較し、比較
結果に応じてステップ712ないし718でゲインを変
更ないし保持する。
Explaining below, in FIG. 19, as in the case of the first embodiment, the procedure proceeds to step 705 through steps 701 to 704, where the shoulder joint angle correction gain KFF is replaced with a coefficient kFF, and the procedure proceeds to step 706 and the value of the time counter t. Is reset to 0. Subsequently, the routine proceeds to step 711, where it is judged whether or not the yaw rate difference value has exceeded the first threshold value during the current one step. When the determination is negative, the routine proceeds to step 712, where the yaw rate difference value is compared with the second threshold value, and the gain is changed or held at steps 712 to 718 according to the comparison result.

【0105】続いてステップ719に進んで係数kFFが
ゲインKFFと一致しているか否かチェックして一致して
いなければ、係数kFFをゲインKFFに少し近づけ、ステ
ップ720に進んで肩関節の目標角度に係数kFFを乗じ
てその補正値を算出する。続いて第1実施例と同様のス
テップ721ないし725を経てステップ726に進
み、歩行終了ではないと判断されるときはステップ73
0に進んで時刻カウンタ値をインクリメントしてステッ
プ708に戻る。尚、ステップ711で肯定されるとき
はステップ728に進んで初めての歩容の変わり目であ
ることを確認してステップ729で歩容データを変更す
る。歩容の変わり目に片足支持期から両足支持期への切
り換えを選択すれば第1実施例と異ならない。
Next, in step 719, it is checked whether or not the coefficient kFF matches the gain KFF. If they do not match, the coefficient kFF is brought slightly closer to the gain KFF, and the process proceeds to step 720 to set the target angle of the shoulder joint. Is multiplied by a coefficient kFF to calculate the correction value. Then, the process proceeds to step 726 through steps 721 to 725 similar to the first embodiment, and if it is determined that the walking is not completed, step 73
The process proceeds to 0 to increment the time counter value and returns to step 708. When the result in step 711 is affirmative, the process proceeds to step 728, where it is confirmed that the gait is the first change, and the gait data is changed in step 729. It does not differ from the first embodiment if the switching from the one-leg supporting period to the two-leg supporting period is selected at the change of the gait.

【0106】第8実施例において、ステップ705で係
数kFFはゲインKFFに一致させられているが、ステップ
714などでゲインが変更されたときはステップ71
9,720で結果的にゲインを徐々に目標値に向けて変
更することとなる。その結果、目標ゲインKFF自体は1
歩ごとに不連続に変わる可能性がある点は従前の実施例
と異ならないが、実ゲインkFFの変更を制御周期ごとに
徐々に行うことができ、腕の振りの振幅も制御周期ごと
に徐々に変えることができ、上体歩容の変更を滑らかな
ものにすることができる。
In the eighth embodiment, the coefficient kFF is matched with the gain KFF in step 705, but when the gain is changed in step 714 or the like, step 71 is executed.
At 9,720, as a result, the gain is gradually changed toward the target value. As a result, the target gain KFF itself is 1
Although it may be discontinuously changed for each step, the actual gain kFF can be changed gradually in each control cycle, and the amplitude of the arm swing is gradually changed in each control cycle. It is possible to change the body gait smoothly.

【0107】図21および図22はこの発明の第9実施
例のアルゴリズムを示すフロー・チャートである。
21 and 22 are flow charts showing the algorithm of the ninth embodiment of the present invention.

【0108】第9実施例は第8実施例を変形したもの
で、補正ゲインKFFを微細に変えるようにした。即ち、
係数kFFの使用に代えて、ステップ811でヨーレート
差分値が第2の敷居値を超えると判断されるとき、ステ
ップ812ないし817に進んでゲインKFFをその上下
限値KFFmax,min の範囲で少しづつ増減することとし
た。そしてそのゲインKFFに基づいてステップ818で
肩関節角度補正値を算出する。残余のステップは第8実
施例と同様である。
The ninth embodiment is a modification of the eighth embodiment, and the correction gain KFF is finely changed. That is,
Instead of using the coefficient kFF, when it is determined in step 811 that the yaw rate difference value exceeds the second threshold value, the process proceeds to steps 812 to 817 to gradually increase the gain KFF within its upper and lower limit value KFFmax, min. It was decided to increase or decrease. Then, in step 818, the shoulder joint angle correction value is calculated based on the gain KFF. The remaining steps are the same as in the eighth embodiment.

【0109】第9実施例は上記の如く構成したので、第
8実施例に比べてゲインの変更が一層微細に行われるの
で、上体歩容の変更が一層滑らかなものとなる。
Since the ninth embodiment is constructed as described above, the gain can be changed more finely than in the eighth embodiment, so that the body gait can be changed more smoothly.

【0110】図23および図24はこの発明の第10実
施例のアルゴリズムを示すフロー・チャートである。
23 and 24 are flow charts showing the algorithm of the tenth embodiment of the present invention.

【0111】第10実施例は、歩行路面で得られる摩擦
力を予期することができず、摩擦力が不足して安定した
歩行を継続することが確実視できなくなった場合に安定
性を確保することを目的とし、歩行の安定性が損なわれ
ようとしている場合に自由になる関節を安定性を回復す
る方向に、安定性を増すような速度で駆動して安定性を
回復するようにした。
The tenth embodiment secures stability when the frictional force obtained on the walking road surface cannot be predicted and it is not possible to reliably see that continuous walking is possible due to insufficient frictional force. For that purpose, the stability is restored by driving the joints that become free when the stability of gait is about to be impaired, in the direction of restoring the stability.

【0112】以下説明すると、図23においてステップ
901からスタートし、従前の実施例と同様なステップ
902を経てステップ903に進んで第4実施例などと
同様に3種の設定ゲインを読み込み、ステップ904に
進んで歩容データを読み込む。第10実施例においても
従前の実施例と同様、高低2種の歩行速度において異な
る歩容データが予め設定されており、このステップでは
高速側の歩容データを読み込む。続いてステップ905
を経てステップ906に進み、そこでフィードバック補
正ゲインKFBを選択・設定する。第10実施例では歩行
路面で得られる摩擦力が予期できない場合を想定してい
るので、ここでフィードバック補正ゲインKFBは歩容に
関連づけて設定された値である。
Explaining below, starting from step 901 in FIG. 23, through step 902 similar to the previous embodiment, the process proceeds to step 903 to read in three types of setting gains as in the fourth embodiment, and step 904. Go to and read the gait data. In the tenth embodiment as well, similar to the previous embodiments, different gait data at different walking velocities of high and low are preset, and in this step, the gait data on the high speed side is read. Then Step 905
After that, the process proceeds to step 906, where the feedback correction gain KFB is selected / set. In the tenth embodiment, since it is assumed that the frictional force obtained on the walking road surface cannot be predicted, the feedback correction gain KFB is a value set in association with the gait.

【0113】続いてステップ907ないし909を経て
ステップ910に進んでヨーレート差分値を第1の敷居
値と比較し、否定されるときはステップ913(図2
4)に進んで第2の敷居値と比較する。そこでヨーレー
ト差分値が第2の敷居値を超えると判断されるときはス
テップ914に進んでヨーレート差分値にフィードバッ
ク補正ゲインKFBを乗じて肩関節角度補正値を算出す
る。尚、ステップ913でヨーレート差分値が第2の敷
居値未満と判断されるときはステップ915に進んで補
正値を0とする。
Then, through steps 907 to 909, the routine proceeds to step 910, where the yaw rate difference value is compared with the first threshold value, and if negative, step 913 (see FIG. 2).
Proceed to 4) and compare with the second threshold. Therefore, when it is determined that the yaw rate difference value exceeds the second threshold value, the process proceeds to step 914, and the yaw rate difference value is multiplied by the feedback correction gain KFB to calculate the shoulder joint angle correction value. When it is determined in step 913 that the yaw rate difference value is less than the second threshold value, the process proceeds to step 915 and the correction value is set to 0.

【0114】次いでステップ916に進み、図示の如
く、第4実施例などと同様に、前回の目標値と今回の目
標値の差分にゲインK1 を乗じたものと、エンコーダ差
分値にゲインK2 を乗じたものと、前記補正値にゲイン
K3 を乗じたものとを加えて肩関節モータへのトルク指
令値とする。第4実施例と同様に、左右の腕は逆位相に
振る必要があることから第3項の符号は左右で異なると
共に、その他の関節モータのトルク指令値は第3項を加
味しないで、単純に第1項と第2項のみの和となる。
尚、ステップ910でヨーレート差分値が第1の敷居値
を超えると判断されるときはステップ911で両足支持
期であることを確認してステップ912に進み、歩容デ
ータを低速側に変更する。残余のステップは従前の実施
例と相違しない。
Next, in step 916, as shown in the figure, as in the fourth embodiment, the difference between the previous target value and the current target value is multiplied by the gain K1, and the encoder difference value is multiplied by the gain K2. And the correction value multiplied by the gain K3 are added to obtain a torque command value for the shoulder joint motor. As in the fourth embodiment, the left and right arms need to swing in opposite phases, so the sign of the third term is different between the left and right, and the torque command values for the other joint motors do not take into account the third term, and are simple. Is the sum of only the first and second terms.
When it is determined in step 910 that the yaw rate difference value exceeds the first threshold value, it is confirmed in step 911 that both legs are in the supporting period, and the process proceeds to step 912 to change the gait data to the low speed side. The remaining steps are no different from the previous embodiment.

【0115】第10実施例は上記の如く、摩擦力が予期
できない路面においても、摩擦力が不足して継続的に安
定歩行が困難な状態になった際に、歩容データそのもの
を変更する、ないしはゲインを変更することで、安定性
を回復するようにした。即ち、様々な外乱に対応して、
少ない数の歩容を準備すれば足るようにし、その少ない
歩容で歩いてみて、外乱の影響力が大きければ、外乱の
影響を打ち消すように腕や胴体を振ることで、現実の環
境変化に対応できるようにした。
As described above, in the tenth embodiment, the gait data itself is changed when the frictional force is insufficient and stable walking is continuously difficult even on a road surface where the frictional force cannot be predicted. Or, the stability is restored by changing the gain. That is, in response to various disturbances,
If you prepare a small number of gaits, try to walk with a small number of gaits, and if the influence of the disturbance is large, shake your arms and torso to cancel the influence of the disturbance, and change the actual environment. I was able to respond.

【0116】尚、前に述べたように、摩擦力が十分に期
待できるときはエネルギを節約するために、両手や胴体
はできるだけ動かすことなく静止した状態で歩行する方
が望ましい。従って基準歩容としては先ず上体は静止し
ていて両脚のみが運動する歩容を用意しておくことが望
ましい。その意図から、第4実施例などと同様に、滑り
やすい路面で現実に滑りが生じたときにのみ、この基準
歩容に加えて両手の振りを追加するようにした。そし
て、滑りが比較的大きいときは両腕を振るだけでは安定
性の回復が困難と判断して安定性を高めた低摩擦用のの
歩容データに変更する。この第2の歩容データでは、安
全のために従前の実施例と同様、歩行速度を少し遅く設
定する。腕を振る代わりに腰部の関節を揺動させて、上
体全体の質量を利用しても良いことなどは従前の実施例
と異ならない。
As described above, when a sufficient frictional force can be expected, it is desirable to walk with both hands and the body kept stationary without moving as much as possible in order to save energy. Therefore, it is desirable to prepare a gait in which the upper body is stationary and only both legs are moving as a reference gait. From that intention, similarly to the fourth embodiment and the like, the swing of both hands is added to the reference gait only when a slip actually occurs on a slippery road surface. Then, when the slippage is relatively large, it is determined that the stability cannot be recovered simply by shaking the arms, and the gait data for low friction with improved stability is changed. In the second gait data, the walking speed is set to be slightly slower as in the previous embodiment for safety. There is no difference from the previous embodiment in that the joint of the waist may be swung instead of swinging the arm to utilize the mass of the entire upper body.

【0117】上記第1ないし第10実施例において、腕
を肩の関節で脚の動きとは逆位相に駆動するようにした
が、腰の関節(例えば関節4R/L )を駆動して上体全体
を駆動しても良いことは自明であろう。また、第1実施
例では肩の関節に合わせて肘の関節を駆動する例を示し
たが、他の実施例でも肩関節に代えてより軽量かつ低エ
ネルギ消費の肘関節を駆動しても、不安定の度合いが小
さければ、同等の効果が得られることは論をまたない。
In the first to tenth embodiments described above, the arm is driven by the shoulder joint in a phase opposite to the phase of the leg movement, but the waist joint (for example, joint 4R / L) is driven. It will be obvious that the whole may be driven. Further, in the first embodiment, an example in which the elbow joint is driven in accordance with the shoulder joint is shown, but in other embodiments, even if the elbow joint that is lighter and consumes less energy is driven instead of the shoulder joint, It is arguable that the same effect can be obtained if the degree of instability is small.

【0118】又、上記第1ないし第10実施例の説明で
は、滑りの有無を判断するのに、傾斜センサのヨーレー
トを用いているが、ヨーレートを積分した角度情報を用
いてもよい。あるいは又、ヨーレートの微分値を用いて
も、同じ効果が得られる。この種のヨーレート派生の情
報を用いるときに、歩容から得られるであろう角度変
化、或いはヨーレートの変化率があるので、やはり測定
値との差分をとる必要はある。
In the description of the first to tenth embodiments, the yaw rate of the tilt sensor is used to determine the presence or absence of slip, but angle information obtained by integrating the yaw rate may be used. Alternatively, the same effect can be obtained by using the differential value of the yaw rate. When using this kind of yaw rate-derived information, there is a change rate of the angle or a change rate of the yaw rate that may be obtained from a gait, and therefore it is necessary to take the difference from the measured value.

【0119】又、センサの種類も傾斜センサに限る必要
はなく、6軸力センサの出力のうち、例えば横方向の成
分FY を用いて、この量の最大値が期待値の最大値より
も少ないときは、実質的に滑りが生じていると判断して
も良い。滑ると、静止摩擦係数から、これより小さな動
摩擦係数に移行するので、足の路面に対するグリップ力
が減少するからである。或いはセンサフュージョンの考
えかたを取り入れて、ヨーレート又は6軸力の水平分力
のうちのいずれかが期待値と異なる場合、滑りが生じて
いると判断しても良い。このような判断回路を工学的に
構成するには、各情報ごとに判断回路を構成して、その
結果をOR回路で繋ぐことで、簡単に実現できる。
Also, the type of sensor is not limited to the inclination sensor, and the maximum value of this amount is smaller than the maximum value of the expected value by using, for example, the lateral component FY of the output of the 6-axis force sensor. In this case, it may be determined that slippage has occurred. When slipping, the coefficient of static friction shifts to a coefficient of dynamic friction smaller than this, so that the grip force of the foot on the road surface decreases. Alternatively, by taking the idea of sensor fusion into consideration, it may be determined that slip occurs when either the yaw rate or the horizontal component force of the six-axis force is different from the expected value. The engineering circuit of such a judgment circuit can be easily realized by forming a judgment circuit for each piece of information and connecting the results with an OR circuit.

【0120】又、上記第1ないし第10実施例では、歩
容の形成を予め行い、その結果を歩容メモリに蓄えてお
く場合について述べたが、コンピュータの計算速度が十
分にあれば、搭載コンピュータで実時間で歩容を算出し
てもよい。その場合には、イニシャライズと終了は出発
地点と目的地で行えばよく、アルゴリズムも多少変わる
が、属性値が概ね一定の或る区間、例えば階段の昇降や
スロープ歩行、平地で滑りやすい路面の歩行など、区間
ごとに上記のアルゴリズムは適用できるものである。
Further, in the above-mentioned first to tenth embodiments, the case of forming a gait in advance and storing the result in the gait memory has been described. However, if the computer has a sufficient calculation speed, it is mounted. A computer may calculate the gait in real time. In that case, initialization and termination may be performed at the starting point and the destination, and the algorithm may change a little, but in certain sections where the attribute value is almost constant, such as stair climbing and slope walking, walking on slippery roads on level ground. For example, the above algorithm can be applied to each section.

【0121】図25はこの発明の第11実施例のアルゴ
リズムを示すフロー・チャートである。
FIG. 25 is a flow chart showing the algorithm of the eleventh embodiment of the present invention.

【0122】第11実施例および以下の実施例は、第1
0実施例と同様に路面の摩擦力が予期できない歩行にお
いて、摩擦力が不足して姿勢の安定性が失われた場合
に、それを回復することを意図する。
The eleventh embodiment and the following embodiments are the same as the first embodiment.
It is intended to recover the stability of the posture when the frictional force is insufficient and the stability of the posture is lost in walking in which the frictional force on the road surface is unpredictable as in the 0th embodiment.

【0123】前述の如く、ヨー軸回りのモーメントに支
持脚の足底の摩擦力が負ければ、ロボットは旋回する。
旋回した場合にはロボットが倒れなくとも進行方向がず
れ、目的とする経路から外れる。このずれは傾斜センサ
22を使用して、ないしは視覚手段を装着し、その情報
を使用して再度修正することが原理的にも実際的にも可
能であるが、ずれが少ない程修正作業は容易である。ず
れを少なくするには、スピン現象を検出したとき、遊脚
が着地する前に、支持脚を旋回させてある程度の補正を
このときに行っておく方が望ましい。第11実施例はこ
のような意図に基づく。
As described above, when the frictional force of the sole of the support leg is negative to the moment about the yaw axis, the robot turns.
When the robot turns, the traveling direction is deviated even if the robot does not fall, and the robot deviates from the intended route. It is possible in principle and practically to correct this deviation again by using the inclination sensor 22 or by attaching a visual means and using the information, but the smaller the deviation, the easier the correction work. Is. In order to reduce the deviation, when the spin phenomenon is detected, it is desirable to rotate the support leg and make some correction at this time before the free leg lands. The eleventh embodiment is based on such an intention.

【0124】以下説明すると、図25においてステップ
1001でスタートし、ステップ1002ないし100
9まで第10実施例と同様に辿った後、ステップ101
0でヨーレート差分値を求めて敷居値THθドット(第1
実施例の第2敷居値と同等の値)と比較し、ヨーレート
差分値がこの敷居値を超えていれば、ヨーレート差分値
にフィードバック補正ゲインKFB(同様に歩行速度に応
じて設定)を乗じて補正値 cαt を算出する。
Explaining below, starting from step 1001 in FIG.
After tracing up to 9 as in the tenth embodiment, step 101
The yaw rate difference value is calculated at 0 and the threshold value THθ dot (first
If the yaw rate difference value exceeds this threshold value, the yaw rate difference value is multiplied by the feedback correction gain KFB (also set according to the walking speed). Calculate the correction value cαt.

【0125】次いでステップ1011に進み、モータト
ルク指令値を腰関節7R/L について第10実施例と同様
に算出すると共に、残余の関節についても第10実施例
と同様に算出する。次いでステップ1012に進んで指
令値を出力し、ステップ1013で歩行終了と判断され
ない限り、ステップ1007に戻って同様の作業を続け
る。
Next, in step 1011 the motor torque command value is calculated for the lumbar joint 7R / L as in the tenth embodiment, and the remaining joints are calculated as in the tenth embodiment. Next, in step 1012, the command value is output, and unless it is determined in step 1013 that the walking has ended, the process returns to step 1007 to continue the same work.

【0126】第11実施例においては上記の如く、ヨー
レートを監視し、期待値DSRDθZ ドットとの差分が検出
されれば、腰の関節7Lまたは7Rをその差分が減少す
る方向に駆動することから、立脚の支持点が滑って方角
を変えたにもかかわらず、ロボット全体の向きは実質的
に変化が生じないようにすることができる。この結果、
ロボットの進路に狂いが生ずることが少なく、また狂い
が生じても修正する作業量が減少する。尚、第11実施
例において、関節7Lと7Rとを同じ量、反対方向に駆
動したが、何方か一方の関節、例えば支持脚の方に注目
して、支持脚の関節のみを動かしても同じ効果が得られ
る。
In the eleventh embodiment, as described above, the yaw rate is monitored, and if the difference from the expected value DSRDθZ dot is detected, the hip joint 7L or 7R is driven in the direction in which the difference decreases. The orientation of the entire robot can remain substantially unchanged, even though the supporting points of the standing leg have slipped and changed direction. As a result,
The robot is less likely to get out of the way, and the amount of work to be corrected is reduced even if the path goes out of order. In the eleventh embodiment, the joints 7L and 7R are driven by the same amount in the opposite directions. However, even if one of the joints, for example, the supporting leg is focused and only the joint of the supporting leg is moved, the same result is obtained. The effect is obtained.

【0127】図26はこの発明の第12実施例のアルゴ
リズムを示すフロー・チャートである。
FIG. 26 is a flow chart showing the algorithm of the twelfth embodiment of the present invention.

【0128】第12実施例は、横風などに遭遇してロボ
ットが横方向に傾きかけたときに、腕を倒れる方向に持
ち上げて、そのときの慣性力でロボットを安定側に保つ
ことを意図する。
The twelfth embodiment is intended to lift the arm in the direction in which the robot leans down when the robot leans in the lateral direction due to a side wind or the like and keep the robot on the stable side by the inertial force at that time. .

【0129】以下説明すると、図26においてステップ
1101ないしステップ1109を経てステップ101
0に進み、そこで傾斜センサ22で検出した傾斜角θX
の自乗を求めて所定値Δ(有意の最小値)を超えている
か否か判断し、肯定されるときはステップ1111に進
んで検出した傾斜角θX の正負を識別し、正値、即ち、
図1の約束において進行方向に向かって右側に傾斜して
いると判断されるときは、検出値にフィードバック補正
ゲインKFB(ステップ1106で読み込む)を乗じて補
正値cRαt (右側用)を算出する。このとき、cLαt
(左側用の補正値)は0とする。またステップ1110
で否定されるときはステップ1112に進んで左右の補
正値とも0とする。
Explaining below, in FIG. 26, after step 1101 to step 1109, step 101
0, where the tilt angle θX detected by the tilt sensor 22
Is determined to determine whether it exceeds a predetermined value Δ (significant minimum value), and when the result is affirmative, the process proceeds to step 1111 to identify the positive or negative of the detected tilt angle θX, and a positive value, that is,
When it is determined in the promise of FIG. 1 that the vehicle is inclined to the right in the traveling direction, the detected value is multiplied by the feedback correction gain KFB (read in step 1106) to calculate the correction value cRαt (for the right side). At this time, cLαt
(Correction value for left side) is 0. Also step 1110
When the answer is NO, the process proceeds to step 1112, and the left and right correction values are set to zero.

【0130】次いでステップ1113に進んで肘関節3
R/L の目標角度を0(即ち、肘関節をいっぱいに伸ばす
よう)にし、ステップ1114に進んで肩関節2R/L お
よびその他の関節についてモータトルク指令値を図示の
如く算出する。残余のステップは第11実施例と異なら
ない。
Then, the process proceeds to step 1113, and the elbow joint 3
The target angle of R / L is set to 0 (that is, the elbow joint is fully extended), and the process proceeds to step 1114 to calculate the motor torque command value for the shoulder joint 2R / L and other joints as shown in the figure. The remaining steps are the same as in the eleventh embodiment.

【0131】第12実施例においては上記の如く、慣性
力を大きくするためには腕は肘部で曲げることなく、延
ばしておく。従ってもし肘が何らかの理由で曲がってい
たら真っ直ぐに延ばしながら、腕を持ち上げる。この場
合には、横風による影響であるから、腕を外側に持ち上
げるのであるが、右に倒れかかった場合には、右腕を持
ち上げるようにした。左腕はそのままの方が胴体との干
渉を起こさないので、都合が良い。このためにX軸回り
の角速度の符号が正か負かを調べるステップを用意し、
その符号に応じて関節2Rまたは2Lのいずれかを持ち
上げる方向に動かすアルゴリズムになっている。
In the twelfth embodiment, as described above, in order to increase the inertial force, the arm is extended without bending at the elbow. So if your elbow is bent for any reason, lift your arm while straightening it. In this case, the arm is lifted outward because of the influence of the crosswind, but when the user leans to the right, the right arm is lifted. The left arm is convenient because it does not interfere with the body. For this purpose, prepare a step to check whether the sign of the angular velocity around the X axis is positive or negative,
The algorithm is such that either the joint 2R or 2L is moved in the lifting direction according to the sign.

【0132】図27はこの発明の第13実施例のアルゴ
リズムを示すフロー・チャートである。
FIG. 27 is a flow chart showing the algorithm of the 13th embodiment of the present invention.

【0133】第13実施例は、ロボットが他の物体に肩
をぶつけて横方向の外力を受けた場合や、横風などに遭
遇したときに、腕以外の関節を用いて安定性を回復でき
る技術を示す。図1において歩行中に左からの横風を受
けて、右側にロボットが倒れそうになった場合を考えて
みる。人間がこう言う場面に遭遇し、そのとき手が塞が
っていたら、倒れそうな方向に(この場合は右側に)上
体を倒して、その時の慣性力を利用して安定性を回復し
ている。これをロボットで再現したのが第13実施例の
アルゴリズムである。
The thirteenth embodiment is a technique capable of recovering stability by using joints other than arms when the robot hits another object with a shoulder and receives a lateral external force or when a side wind is encountered. Indicates. Consider the case where the robot is about to fall to the right side due to a crosswind from the left while walking in FIG. If a human encounters a scene like this, and if his hands are blocked at that time, he is leaning in the direction in which he is likely to fall (in this case, to the right) and using the inertial force at that time to restore stability. . This is reproduced by the robot in the algorithm of the thirteenth embodiment.

【0134】以下説明すると、ステップ1210におい
て検出した傾斜角θX の自乗を所定値Δと比較してそれ
を超えていることを確認してステップ1211に進み、
検出した傾斜角θxにフィードバック補正ゲインKFBを
乗じて腰部中央の関節6の補正値 c6αtを算出し、ス
テップ1213で腰関節9,12R/L の目標角度に腰の
位置を左にずらすためのダミーの角度Δαを加算して目
標角度を補正し、ステップ1214において腰部中央の
関節6R/L を含む関節について図示の如くモータトルク
指令値を算出する。残余のステップは、第11実施例と
同様である。
Explaining below, the square of the tilt angle θX detected in step 1210 is compared with a predetermined value Δ, and it is confirmed that it exceeds it, and the process proceeds to step 1211.
The detected tilt angle θx is multiplied by the feedback correction gain KFB to calculate the correction value c6αt of the joint 6 at the center of the waist, and in step 1213 a dummy for shifting the hip position to the left to the target angle of the hip joint 9,12R / L. Is added to correct the target angle, and in step 1214 the motor torque command value is calculated for the joints including the joint 6R / L at the center of the waist as shown. The remaining steps are the same as in the eleventh embodiment.

【0135】第13実施例では上記の如く、腰部中央の
関節6のモータに横風による姿勢の崩れを矯正する方向
に駆動する補正量を追加し、その結果、傾斜センサの出
力が減少する(姿勢が立ち直る)ように構成した。しか
しダイナミックにバランスを回復するのであるから、上
体を倒れそうな方向に倒すと同時に、腰の関節9R/Lと
足部関節12R/L を微小量駆動して、腰全体を横風が吹
いてくる方向に水平移動させる必要がある。このために
これら4つのモータには、歩容データに微小角度Δαを
加えた量を新たな目標角度として与えている。
In the thirteenth embodiment, as described above, a correction amount for driving the motor of the joint 6 at the center of the waist in the direction of correcting the posture collapse due to the side wind is added, and as a result, the output of the tilt sensor decreases (posture. To recover). However, since the balance is dynamically restored, the upper body is tilted in the direction in which it is likely to fall, and at the same time, the hip joint 9R / L and the foot joint 12R / L are driven by a small amount, and a crosswind blows over the entire waist. It is necessary to move horizontally in the direction of coming. For this reason, the amount obtained by adding the minute angle Δα to the gait data is given to these four motors as a new target angle.

【0136】従って、第13実施例においては、横風の
ような外乱に遭遇したロボットは、丁度、人間が対応す
る時のように、腰の位置を横風の吹いてくる方角にずら
すと同時に上体を横風と同じ向きに倒すことで、安定性
を回復することができる。
Therefore, in the thirteenth embodiment, the robot that encounters a disturbance such as a crosswind shifts the waist position to the direction in which the crosswind is blowing, just as when a human being responds. Stability can be restored by pushing down in the same direction as the crosswind.

【0137】図28はこの発明の第14実施例のアルゴ
リズムを示すフロー・チャートである。
FIG. 28 is a flow chart showing the algorithm of the 14th embodiment of the present invention.

【0138】第14実施例は図26に示した第12実施
例の変形であり、ステップ1309まで進んだ後ステッ
プ1210に進み、そこで検出したモーメントMX の絶
対値を所定値Δ自乗(歩容から期待される最大値)と比
較し、それを超えていることを確認してステップ131
1に進み、検出したモーメントMX を正の敷居値(Δ自
乗)か負の敷居値(−Δ自乗)を超えるか否か判断して
第12実施例に似た手法で補正値を算出する。尚、ステ
ップ1310で否定されたときはステップ1313で補
正値を0とし、ステップ1314で肘関節を元の歩容に
戻す。残余のステップは第12実施例と相違しない。
又、効果も第12実施例と同様である。このように傾斜
センサの情報以外に、6軸力センサの情報でMX などを
利用することができる。何故なら、倒れかかっている時
には体重の全てが立脚の足底の最外周部に掛かってお
り、MX が最大値を示すからである。
The fourteenth embodiment is a modification of the twelfth embodiment shown in FIG. 26. After proceeding to step 1309 and then proceeding to step 1210, the absolute value of the moment MX detected there is determined by a predetermined value Δ squared (from gait). (Expected maximum value) and confirm that the maximum value is exceeded.
In step 1, it is determined whether the detected moment MX exceeds a positive threshold value (Δsquare) or a negative threshold value (−Δsquare), and a correction value is calculated by a method similar to that of the twelfth embodiment. When the result in step 1310 is negative, the correction value is set to 0 in step 1313, and the elbow joint is returned to its original gait in step 1314. The remaining steps are the same as in the twelfth embodiment.
Also, the effect is similar to that of the twelfth embodiment. Thus, in addition to the information of the tilt sensor, MX or the like can be used with the information of the 6-axis force sensor. This is because when leaning, all of the weight is applied to the outermost periphery of the foot of the standing leg, and MX shows the maximum value.

【0139】尚、第14実施例は、第12実施例を変形
してモーメントMX を用いる例を示したが、他の実施例
も同様に変形可能である。更に、モーメントMX の他に
も力FY を利用しても良い。横風による外力はFY に剪
断力の形で現れるからである。図26の第12実施例な
どのアルゴリズムが示す概念は、横方向の外乱以外に
も、前後方向の外乱についても同じように対応すること
ができる。前後方向の外乱に対しては、両腕を同じ方向
に持ち上げることができ、横方向の外乱に対応する場合
に比べて復元力を大きくすることができる。
The fourteenth embodiment is an example in which the twelfth embodiment is modified to use the moment MX, but other embodiments can be modified in the same manner. In addition to the moment MX, the force FY may be used. This is because the external force due to the cross wind appears in FY in the form of shear force. The concept of the algorithm such as the twelfth embodiment shown in FIG. 26 can be applied to not only lateral disturbance but also longitudinal disturbance in the same manner. With respect to the disturbance in the front-back direction, both arms can be lifted in the same direction, and the restoring force can be increased as compared with the case of dealing with the disturbance in the lateral direction.

【0140】尚、上記した第10実施例に述べた効果
は、第11実施例以降にも妥当する。即ち、様々な外乱
に対応して、少ない数の歩容を準備すれば良く、その少
ない歩容で歩いてみて、外乱の影響力が大きければ、外
乱の影響を打ち消すように、腕や胴体を振ることで、現
実の環境変化に対応することができる。
The effects described in the tenth embodiment are also applicable to the eleventh embodiment and thereafter. That is, it is sufficient to prepare a small number of gaits in response to various disturbances. Try walking with a small number of gaits, and if the influence of the disturbance is large, the arms and torso should be adjusted to cancel the influence of the disturbance. By shaking, it is possible to respond to actual environmental changes.

【0141】更に、上記の如く、第1ないし第14実施
例を説明したが、それらは種々の変形が可能であり、相
互に部分的に又は全体的に組み合わせすることが可能で
ある。
Furthermore, as described above, the first to fourteenth embodiments have been described, but they can be variously modified and can be partially or wholly combined with each other.

【0142】[0142]

【発明の効果】請求項1項にあっては、上体歩容(より
詳しくは上体関節の駆動制御量)の決定が容易となり、
搭載マイクロコンピュータを用いて算出するときも容易
となると共に、歩容データの開発効率も向上する。さら
に、歩行路面において摩擦力が不足して安定性が低下し
ても容易に確保ないし回復させることができる。
According to the first aspect of the present invention, the upper body gait (more
For details , it becomes easier to determine the drive control amount of the upper body joint ,
The calculation can be easily performed using the on-board microcomputer, and the gait data development efficiency can be improved. Furthermore
In addition, the frictional force on the pedestrian surface is insufficient and stability deteriorates.
However, it can be easily secured or recovered.

【0143】請求項2項にあっては、請求項1項の効果
に加えて、特に歩容設計が困難な2足歩行ロボットにお
いて、上体歩容の決定が容易となる。
According to the second aspect, in addition to the effect of the first aspect, it becomes easy to determine the upper body gait in a bipedal walking robot whose gait design is particularly difficult.

【0144】請求項3項にあっては、請求項2項の効果
に加えて、上体歩容の決定が一層容易となる。
According to the third aspect, in addition to the effect of the second aspect, it becomes easier to determine the upper body gait.

【0145】請求項4項にあっては、請求項2項の効果
に加えて、上体歩容の決定が一層容易となる。
According to the fourth aspect, in addition to the effect of the second aspect, it becomes easier to determine the upper body gait.

【0146】請求項5項にあっては、上体歩容の決定が
容易となると共に、エネルギ消費を最小にすることがで
きる。
According to the fifth aspect, the body gait can be easily determined, and the energy consumption can be minimized.

【0147】請求項6項にあっては、請求項5項の効果
に加えて、自由振動となるような上体歩容の決定が一層
容易となる。
According to the sixth aspect, in addition to the effect of the fifth aspect, it becomes easier to determine the body gait that causes free vibration.

【0148】請求項7項にあっては、歩行路面において
摩擦力が不足して安定性が低下しても容易に確保ないし
回復させることができる。
According to the seventh aspect, even if the frictional force is insufficient on the walking road surface and the stability deteriorates, it can be easily secured or recovered.

【0149】請求項8項にあっては、過去の経験や現在
の状況を総合的に勘案して、歩行路面において本来的に
摩擦力が不足することが少ない安定性の余裕度が大きい
歩容を実現できると共に、摩擦力が不足して安定性が低
下しても容易に確保ないし回復させることができる。
According to claim 8, a gait with a large margin of stability in which the frictional force is not inherently insufficient on the walking road surface in consideration of the past experience and the present situation comprehensively. In addition to achieving the above, it is possible to easily secure or recover the stability even if the frictional force is insufficient and the stability is reduced.

【0150】請求項9項にあっては、請求項7項などの
効果に加えて、一層安定性の確保ないし回復が容易とな
る。
According to the ninth aspect, in addition to the effect of the seventh aspect, it becomes easier to secure or recover the stability.

【0151】請求項10項にあっては、請求項7項など
の効果に加えて、一層確実に安定性の確保ないし回復が
容易となる。
According to the tenth aspect, in addition to the effect of the seventh aspect, the stability can be more surely ensured or recovered more easily.

【0152】請求項11項にあっては、請求項7項など
の効果に加えて、安定性の確保が困難な2足歩行ロボッ
トにおいて、確実に安定性を確保ないし回復することが
可能となる。
According to the eleventh aspect, in addition to the effects of the seventh aspect, it is possible to surely secure or restore the stability in a bipedal walking robot in which it is difficult to secure the stability. .

【0153】[0153]

【0154】請求項1項にあっては、請求項8項の効
果に加えて、過去の経験などを加味して制御することが
でき、一層確実に安定性の確保ないし確保を図ることが
できる。
[0154] According to claim 1 2, wherein, in addition to the effect of claim 8 wherein, can be controlled in consideration of such past experience, is possible to more reliably ensure to ensure stability it can.

【0155】請求項1項にあっては、請求項8項の効
果に加えて、歩行路面の摩擦力が未知であっても、確実
に安定性の確保ないし回復を図ることができる。
[0155] According to claim 1 3, wherein, in addition to the effect of claim 8 wherein, the frictional force of the walking road surface is unknown, it is possible to reliably and stably Ensuring or recovery.

【0156】請求項1項にあっては、請求項8項の効
果に加えて、制御量を好適に決定することができる。
[0156] In the claims 1 to 4, wherein, in addition to the effect of claim 8, wherein, suitably determine the control amount.

【0157】請求項1項にあっては、請求項1項の
効果に加えて、制御量を一層好適に決定することができ
る。
[0157] In the claims 1 to 5, wherein, in addition to the effect of claim 1 6 wherein, the control amount can be more suitably determined.

【0158】請求項1項にあっては、請求項7項など
の効果に加えて、制御量を一層好適に決定することがで
き、上体の歩容の変更も滑らかとなる。
[0158] In the claims 1-6 wherein, in addition to the effects of such claim 7 wherein the control amount can be more suitably determined, also a smooth change of gait of the upper body.

【0159】請求項1項にあっては、請求項1項な
どの効果に加えて、次の同一の路面を歩行するとき、一
層安定に歩行することができる。
[0159] In the claims 1-7 wherein, in addition to the effect of such claims 1 to 4, wherein, when walking the next same road, it is possible to walk be further stabilized.

【0160】請求項1項にあっては、請求項7項など
の効果に加えて、2足歩行ロボットにおいて上体歩容の
決定が容易となる。
[0160] In the claims 1-8, wherein, in addition to the effects of such claim 7 wherein, the determination of the upper body gait is facilitated in bipedal walking robot.

【0161】請求項19項にあっては、請求項7項など
の効果に加えて、2足歩行ロボットにおいて上体歩容の
決定が容易となる。
According to the nineteenth aspect , in addition to the effects of the seventh aspect and the like, the body gait can be easily determined in the bipedal walking robot.

【0162】請求項2項にあっては、請求項9項など
の効果に加えて、安定性の確保ないしは回復を一層確実
に達成することができる。
[0162] According to claim 2 0 term can be in addition to the effect of such claim 9 wherein, to achieve the stability of the securing or recovered more reliably.

【0163】請求項2項にあっては、請求項7項など
の効果に加えて、摩擦力が歩行の安定性を保つのに十分
か否かを確実に判断することができる。
According to the twenty- first aspect , in addition to the effects of the seventh aspect and the like, it is possible to reliably determine whether or not the frictional force is sufficient to maintain the stability of walking.

【0164】請求項2項にあっては、請求項7項など
の効果に加えて、摩擦力が歩行の安定性を保つのに十分
か否かを確実に判断することができる。
[0164] According to claim 2 second term, in addition to the effects of such claim 7 wherein the friction force is reliably determine whether sufficient or not to maintain the stability of the gait.

【0165】請求項2項にあっては、請求項7項など
の効果に加えて、一層確実に歩行の安定性を回復するこ
とができる。
According to the twenty- third aspect , in addition to the effects of the seventh aspect, it is possible to more reliably restore the stability of walking.

【0166】請求項2項にあっては、請求項10項の
効果に加えて、消費エネルギの低減を図ることができ
る。
According to the twenty- fourth aspect , in addition to the effect of the tenth aspect, the energy consumption can be reduced.

【0167】請求項2項にあっては、請求項10項の
効果に加えて、消費エネルギの低減を図ることができ
る。
According to the twenty- fifth aspect , in addition to the effect of the tenth aspect, the energy consumption can be reduced.

【0168】請求項2項にあっては、請求項2項な
どの効果に加えて、2足歩行ロボットにおいて消費エネ
ルギの低減を図ることができる。
[0168] In the claims 2 to 6 wherein, in addition to the effect of such claim 2 paragraph 4, it is possible to reduce the energy consumption in the two-legged walking robot.

【0169】請求項2項にあっては、請求項26項の
効果に加えて、2足歩行ロボットにおいて消費エネルギ
の低減を最大限度図ることができる。
[0169] In the second aspect 7 wherein, in addition to the <br/> effect of claims 2 to 6 wherein, achieving maximum limit the reduction in energy consumption in the two-legged walking robot.

【0170】請求項2項にあっては、請求項2項の
効果に加えて、2足歩行ロボットにおいて荷物を携行す
るときの消費エネルギの低減を好適に図ることができ
る。
[0170] According to claim 2 8 wherein can be achieved in addition to the effect of claim 2 7 wherein, the reduction of energy consumption when carrying the load in the biped walking robot with a preferred.

【0171】請求項29項にあっては、請求項7項など
の効果に加えて、2足歩行ロボットにおいて安定性を確
保しつつ消費エネルギを低減することができる。
According to the twenty- ninth aspect, in addition to the effects of the seventh aspect and the like, it is possible to reduce energy consumption while ensuring stability in the bipedal walking robot.

【0172】請求項3項にあっては、請求項7項の効
果に加えて、歩容を変更したことの影響を最小限度に止
めることができる。
[0172] In the Claim 3 0 wherein, can be stopped in addition to the effect of claim 7, wherein, the effect of changing the gait to a minimum.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明に係る脚式移動ロボットの歩行制御装
置の内のロボットの全体構成を自由度配置を含めて示す
スケルトン図である。
FIG. 1 is a skeleton diagram showing an overall configuration of a robot in a walking control device for a legged mobile robot according to the present invention, including a degree of freedom arrangement.

【図2】この発明に係る脚式移動ロボットの歩行制御装
置の内の歩行制御装置の詳細をハードウェア的に示す説
明図である。
FIG. 2 is an explanatory view showing the details of the walking control device in the walking control device of the legged mobile robot according to the present invention in terms of hardware.

【図3】この発明の第1実施例を示すフロー・チャート
の前半部である。
FIG. 3 is the first half of the flow chart showing the first embodiment of the present invention.

【図4】この発明の第1実施例を示すフロー・チャート
の後半部である。
FIG. 4 is the latter half of the flow chart showing the first embodiment of the present invention.

【図5】この発明の第2実施例を示すフロー・チャート
の前半部である。
FIG. 5 is the first half of the flow chart showing the second embodiment of the present invention.

【図6】この発明の第2実施例を示すフロー・チャート
の後半部である。
FIG. 6 is the latter half of the flow chart showing the second embodiment of the present invention.

【図7】この発明の第3実施例を示すフロー・チャート
の前半部である。
FIG. 7 is the first half of the flow chart showing the third embodiment of the present invention.

【図8】この発明の第3実施例を示すフロー・チャート
の後半部である。
FIG. 8 is the latter half of the flow chart showing the third embodiment of the present invention.

【図9】図7のフロー・チャートでの荷物携行の判別作
業を示す説明図である。
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a work of discriminating luggage carrying in the flow chart of FIG. 7;

【図10】この発明の第4実施例を示すフロー・チャー
トの前半部である。
FIG. 10 is the first half of the flow chart showing the fourth embodiment of the present invention.

【図11】この発明の第4実施例を示すフロー・チャー
トの後半部である。
FIG. 11 is the second half of the flow chart showing the fourth embodiment of the present invention.

【図12】この発明の第5実施例を示すフロー・チャー
トの前半部である。
FIG. 12 is the first half of the flow chart showing the fifth embodiment of the present invention.

【図13】この発明の第5実施例を示すフロー・チャー
トの後半部である。
FIG. 13 is the latter half of the flow chart showing the fifth embodiment of the present invention.

【図14】この発明の第6実施例を示すフロー・チャー
トの前半部である。
FIG. 14 is the first half of the flow chart showing the sixth embodiment of the present invention.

【図15】この発明の第6実施例を示すフロー・チャー
トの後半部である。
FIG. 15 is the latter half of the flow chart showing the sixth embodiment of the present invention.

【図16】この発明の第7実施例を示すフロー・チャー
トの前半部である。
FIG. 16 is the first half of the flowchart showing the seventh embodiment of the present invention.

【図17】この発明の第7実施例を示すフロー・チャー
トの後半部である。
FIG. 17 is the second half of the flowchart showing the seventh embodiment of the present invention.

【図18】図16フロー・チャートの腕の振動周期と歩
行周期の関係を示す説明図である。
FIG. 18 is an explanatory diagram showing a relationship between an arm vibration cycle and a walking cycle in the flow chart of FIG. 16;

【図19】この発明の第8実施例を示すフロー・チャー
トの前半部である。
FIG. 19 is the first half of the flow chart showing the eighth embodiment of the present invention.

【図20】この発明の第8実施例を示すフロー・チャー
トの後半部である。
FIG. 20 is the latter half of the flow chart showing the eighth embodiment of the present invention.

【図21】この発明の第9実施例を示すフロー・チャー
トの前半部である。
FIG. 21 is the first half of the flowchart showing the ninth embodiment of the present invention.

【図22】この発明の第9実施例を示すフロー・チャー
トの後半部である。
FIG. 22 is the second half of the flowchart showing the ninth embodiment of the present invention.

【図23】この発明の第10実施例を示すフロー・チャ
ートの前半部である。
FIG. 23 is the first half of the flowchart showing the tenth embodiment of the present invention.

【図24】この発明の第10実施例を示すフロー・チャ
ートの後半部である。
FIG. 24 is the latter half of the flow chart showing the tenth embodiment of the present invention.

【図25】この発明の第11実施例を示すフロー・チャ
ートのである。
FIG. 25 is a flow chart showing an eleventh embodiment of the present invention.

【図26】この発明の第12実施例を示すフロー・チャ
ートである。
FIG. 26 is a flow chart showing a twelfth embodiment of the present invention.

【図27】この発明の第13実施例を示すフロー・チャ
ートのである。
FIG. 27 is a flow chart showing the thirteenth embodiment of the present invention.

【図28】この発明の第14実施例を示すフロー・チャ
ートである。
FIG. 28 is a flow chart showing a fourteenth embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,1
2 関節 12,13,14,16,17,18,19 リンク 15 足平 20 ハンド 21 6軸力センサ 22 傾斜センサ 30 基準歩容生成部 31 歩容メモリ 32 環境の知識ベース 35 中央演算回路 37,38 モータ駆動回路
1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,1
2 joints 12, 13, 14, 16, 17, 18, 19 link 15 foot 20 hand 21 6-axis force sensor 22 tilt sensor 30 reference gait generator 31 gait memory 32 environment knowledge base 35 central processing circuit 37, 38 Motor drive circuit

Claims (30)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 少なくとも上体を駆動する上体関節を備
えると共に、前記上体に連結される脚部に複数の関節を
備え、前記脚部の関節を駆動して歩行する脚式移動ロボ
ットにおいて、前記脚部を駆動することによって生じる
慣性力を、前記上体の動きによって少なくとも部分的に
打ち消すように、前記上体関節の駆動制御量を決定する
ことを特徴とする脚式移動ロボットの歩行制御装置。
1. A legged mobile robot comprising at least an upper body joint for driving an upper body, a plurality of joints on a leg connected to the upper body, and walking by driving the joint of the leg. The walking control of the legged mobile robot is characterized in that the drive control amount of the upper body joint is determined so that the inertial force generated by driving the legs is at least partially canceled by the movement of the upper body. Control device.
【請求項2】 前記脚式移動ロボットが人体類似の構造
を有する2足歩行ロボットであって、前記脚部を駆動す
る腰関節を備えると共に、前記腰関節に連結される前記
上体に腕を駆動する肩関節が前記上体関節として連結さ
れてなることを特徴とする請求項1項記載の脚式移動ロ
ボットの歩行制御装置。
2. The legged mobile robot is a bipedal walking robot having a structure similar to that of a human body, the legged mobile robot includes a waist joint for driving the legs, and an arm is attached to the upper body connected to the waist joint. The walking control device for a legged mobile robot according to claim 1, wherein a driving shoulder joint is connected as the upper body joint.
【請求項3】 前記慣性力を前記腕の動きによって少な
くとも部分的に打ち消すように、前記肩関節の駆動制御
量を前記腰関節の動きに基づいて決定することを特徴と
する請求項2項記載の脚式移動ロボットの歩行制御装
置。
3. The drive control amount of the shoulder joint is determined based on the movement of the lumbar joint so that the inertial force is at least partially canceled by the movement of the arm. Control device for a legged mobile robot.
【請求項4】 前記脚部に膝関節を備えると共に、前記
腕に前記上体関節として肘関節を備え、前記慣性力を前
記腕の動きによって少なくとも部分的に打ち消すよう
に、前記肘関節の駆動制御量を前記膝関節の動きに基づ
いて決定することを特徴とする請求項2項または3項記
載の脚式移動ロボットの歩行制御装置。
4. The elbow joint is provided on the leg and the elbow joint is provided on the arm as the upper body joint, and the elbow joint is driven so that the inertial force is at least partially canceled by the movement of the arm. The walking control device for a legged mobile robot according to claim 2 or 3, wherein the control amount is determined based on the movement of the knee joint.
【請求項5】 少なくとも上体を駆動する上体関節を備
えると共に、前記上体に連結される脚部に複数の関節を
備え、前記脚部の関節を駆動して歩行する脚式移動ロボ
ットにおいて、前記上体関節の駆動制御量を前記上体の
動きが自由振動となるように決定する脚式移動ロボット
の歩行制御装置。
5. A legged mobile robot comprising at least an upper body joint for driving the upper body, a plurality of joints in a leg connected to the upper body, and walking by driving the joint of the leg. A walking control device for a legged mobile robot, which determines the drive control amount of the upper body joint so that the movement of the upper body is free vibration.
【請求項6】 前記自由振動の周期を前記ロボットの歩
行周期に一致させることを特徴とする請求項5項記載の
脚式移動ロボットの歩行制御装置。
6. The walking control device for a legged mobile robot according to claim 5, wherein a cycle of the free vibration is matched with a walking cycle of the robot.
【請求項7】 少なくとも上体を駆動する上体関節を備
えると共に、前記上体に連結される脚部に複数の関節を
備え、前記脚部の関節を駆動して歩行する脚式移動ロボ
ットにおいて、 a.路面と前記脚部の先端との間に働く摩擦力を代表す
るパラメータを検出する検出手段 、 b.検出されたパラメータを所定値と比較し、前記ロボ
ットの安定性の余裕度を判断する判断手段、 および c.判断手段の判断結果に応じて少なくとも記上体関
の駆動制御量を変更する駆動制御量変更手段、 を備えたことを特徴とする脚式移動ロボットの歩行制御
装置。
7. A legged mobile robot comprising at least an upper body joint for driving the upper body, a plurality of joints on a leg connected to the upper body, and walking by driving the joint of the leg. A. Detecting means for detecting a parameter representative of the frictional force acting between the road surface and the tips of the legs, b. Judging means for judging the stability margin of the robot by comparing the detected parameter with a predetermined value; and c. Determination result driving control amount changing means for changing the drive motion control of at least previous SL upper body joint in accordance with the walking legged mobile robot control system characterized by comprising a judgment means.
【請求項8】 少なくとも上体を駆動する上体関節を備
えると共に、前記上体に連結される脚部に複数の関節を
備え、前記脚部の関節を駆動して歩行する脚式移動ロボ
ットにおいて、 a.路面と前記脚部の先端との間に働く摩擦力を代表す
るパラメータを記憶する手段、 および b.記憶されたパラメータに応じて少なくとも記上
関節の駆動制御量を変更する駆動制御量変更手段、 を備えたことを特徴とする脚式移動ロボットの歩行制御
装置。
8. A legged mobile robot comprising at least an upper body joint for driving an upper body, a leg connected to the upper body having a plurality of joints, and walking by driving the joint of the leg. A. Means for storing parameters representative of frictional forces acting between the road surface and the tips of the legs, and b. Stored parameters walk controller of a legged mobile robot which is characterized in that it comprises at least before SL drive control amount changing means for changing the drive dynamic control of the upper body joints, in accordance with.
【請求項9】 前記駆動制御量変更手段は、前記判断手
段の判断結果または記憶されたパラメータに応じて、前
記ロボットの安定性の余裕度を増加させるように前記上
体関節の駆動制御量を変更することを特徴とする請求項
7項または8項記載の脚式移動ロボットの歩行制御装
置。
9. The drive control amount changing means changes the drive control amount of the upper body joint so as to increase a margin of stability of the robot according to a determination result of the determination means or a stored parameter. 9. The walking control device for a legged mobile robot according to claim 7, wherein the walking control device is modified.
【請求項10】 前記駆動制御量変更手段は、前記判断
手段の判断結果または記憶されたパラメータに応じて、
前記脚部の駆動により生じる慣性力を少なくとも部分的
に打ち消すように、前記上体関節の駆動制御量を変更す
ることを特徴とする請求項7項または8項記載の脚式移
動ロボットの歩行制御装置。
10. The drive control amount changing means, in accordance with a judgment result of the judging means or a stored parameter,
9. The walking control of a legged mobile robot according to claim 7, wherein the drive control amount of the upper body joint is changed so as to at least partially cancel out the inertial force generated by driving the leg portion. apparatus.
【請求項11】 前記脚式移動ロボットが人体類似の構
造を有する2足歩行ロボットであって、前記上体に腕を
駆動する肩関節を前記上体関節として備え、前記駆動手
段は、前記判断手段の判断結果または記憶されたパラメ
ータに応じて、前記ロボットの安定性の余裕度を増加さ
せるように前記肩関節の駆動制御量を決定することを特
徴とする請求項7項または8項記載の脚式移動ロボット
の歩行制御装置。
11. The legged mobile robot is a bipedal walking robot having a structure similar to a human body, and a shoulder joint for driving an arm to the upper body is provided as the upper body joint, and the drive unit is configured to perform the determination. 9. The drive control amount of the shoulder joint is determined so as to increase the stability margin of the robot according to the determination result of the means or the stored parameter. A walking control device for a legged mobile robot.
【請求項12】 前記記憶されたパラメータが歩行路面
で予測される摩擦力に基づいて設定された値であること
を特徴とする請求項8項記載の脚式移動ロボットの歩行
制御装置。
12. The walking control device for a legged mobile robot according to claim 8, wherein the stored parameter is a value set based on a frictional force predicted on a walking road surface.
【請求項13】 前記記憶されたパラメータが歩容に関
連づけて設定された値であることを特徴とする請求項8
項記載の脚式移動ロボットの歩行制御装置。
13. The stored parameter is a value set in association with a gait.
A walking control device for a legged mobile robot according to item.
【請求項14】 前記駆動制御量変更手段は、前記記憶
されたパラメータを前記判断手段の判断結果に応じて増
減することを特徴とする請求項9項から12項のいずれ
かに記載の脚式移動ロボットの歩行制御装置。
14. The leg type according to claim 9, wherein the drive control amount changing unit increases or decreases the stored parameter according to a determination result of the determining unit. A walking control device for mobile robots.
【請求項15】 前記駆動制御量変更手段は、前記記憶
されたパラメータを前記判断手段の判断結果に応じて所
定歩数および所定時間の少なくともいずれか毎に段階的
に増減することを特徴とする請求項14項記載の脚式移
動ロボットの歩行制御装置。
15. The drive control amount changing means increases or decreases the stored parameter stepwise at least every predetermined number of steps or predetermined time according to the judgment result of the judgment means. A walking control device for a legged mobile robot according to item 14.
【請求項16】 前記駆動制御量変更手段は、歩容の変
更時に前記駆動制御量の変更を滑らかに行う調整則を有
することを特徴とする請求項7項から15項のいずれか
に記載の脚式移動ロボットの歩行制御装置。
16. The drive control amount changing means has an adjustment rule for smoothly changing the drive control amount when a gait is changed, according to any one of claims 7 to 15. A walking control device for a legged mobile robot.
【請求項17】 前記駆動制御量変更手段は、歩行の終
わりに増減された前記パラメータで記憶値を更新するこ
とを特徴とする請求項14項または15項のいずれかに
記載の脚式移動ロボットの歩行制御装置。
17. The legged mobile robot according to claim 14, wherein the drive control amount changing unit updates the stored value with the parameter increased or decreased at the end of walking. Walking control device.
【請求項18】 前記脚式移動ロボットが人体類似の構
造を有する2足歩行ロボットであって、前記上体に腕を
駆動する肩関節を前記上体関節として備え、前記駆動制
御量変更手段は、前記判断手段の判断結果または記憶さ
れたパラメータによって前記ロボットの安定性の余裕度
が低いと判断されるとき、前記肩関節の駆動制御量に、
前記脚部の動きとは逆位相の動きとなる駆動制御量を加
算することを特徴とする請求項7項または8項記載の脚
式移動ロボットの歩行制御装置。
18. The legged mobile robot is a bipedal walking robot having a structure similar to a human body, wherein a shoulder joint for driving an arm is provided as the upper body joint on the upper body, and the drive control amount changing means is provided. When the margin of stability of the robot is judged to be low by the judgment result of the judgment means or the stored parameter, the drive control amount of the shoulder joint is
9. The walking control device for a legged mobile robot according to claim 7, wherein a drive control amount that is in a phase opposite to that of the movement of the leg is added.
【請求項19】 前記脚式移動ロボットが人体類似の構
造を有する2足歩行ロボットであって、前記上体を駆動
できる上体関節を備えると共に、前記駆動制御量変更手
段は、前記判断手段の判断結果または記憶されたパラメ
ータによって前記ロボットの安定性の余裕度が低いと判
断されるとき、前記上体関節の駆動制御量に、前記脚部
の動きとは逆位相の回転運動となる駆動制御量を加算す
ることを特徴とする請求項7項または8項記載の脚式移
動ロボットの歩行制御装置。
19. The legged mobile robot is a bipedal walking robot having a structure similar to a human body, and is provided with an upper body joint capable of driving the upper body, and the drive control amount changing means is provided in the judging means. When it is determined that the stability margin of the robot is low based on the determination result or the stored parameter, the drive control amount of the upper body joint is a rotation control in a phase opposite to the movement of the leg. The walking control device for a legged mobile robot according to claim 7, wherein the amounts are added.
【請求項20】 前記上体関節は少なくとも互いに直列
に接続された第1、第2の2つの関節からなり、前記駆
動制御量変更手段は、判断手段の判断結果に基づいて前
記第1の関節が駆動されるとき、前記第2の関節を前記
第1の関節から見た慣性力が大きくなる方向に駆動され
るように前記駆動制御量を変更することを特徴とする請
求項9項または10項記載の脚式移動ロボットの歩行制
御装置。
20. The upper body joint comprises at least two joints, a first joint and a second joint, which are connected in series with each other, and the drive control amount changing means includes the first joint based on a determination result of the determining means. 11. The drive control amount is changed so that the second joint is driven in a direction in which the inertial force viewed from the first joint is increased when is driven. A walking control device for a legged mobile robot according to item.
【請求項21】 前記検出手段は、前記ロボットの垂直
軸回りの回転を検出するセンサで、前記判断手段は前記
センサ出力をロボットの歩容から決定される予測値と比
較し、その比較値に所定の差分が生じたとき、前記駆動
制御量変更手段は駆動制御量を変更することを特徴とす
る請求項7項、および9項から20項のいずれかに記載
の脚式移動ロボットの歩行制御装置。
21. The detection means is a sensor for detecting rotation of the robot about a vertical axis, and the determination means compares the sensor output with a predicted value determined from a gait of the robot, and uses the comparison value as a comparison value. The walking control of a legged mobile robot according to any one of claims 7 and 9 to 20, wherein the drive control amount changing unit changes the drive control amount when a predetermined difference occurs. apparatus.
【請求項22】 前記検出手段は、前記ロボットの接地
点に作用する力情報であって、前記判断手段は前記セン
サ出力をロボットの歩容から決定される予測値と比較
し、その比較値に所定の差分が生じたとき、前記駆動制
御量変更手段は駆動制御量を変更することを特徴とする
請求項7項、および9項から20項のいずれかに記載の
脚式移動ロボットの歩行制御装置。
22. The detection means is force information acting on a ground contact point of the robot, and the determination means compares the sensor output with a predicted value determined from a gait of the robot, and uses the comparison value as the comparison value. The walking control of a legged mobile robot according to any one of claims 7 and 9 to 20, wherein the drive control amount changing unit changes the drive control amount when a predetermined difference occurs. apparatus.
【請求項23】 前記ロボットが所定の複数の歩容デー
タの一つを選択し、それに基づいて歩行するものであ
り、前記判断手段は前記センサ出力を前記予測値に比較
して大なる第2の所定値と比較し、その比較値に所定の
差分が生じたとき、前記駆動制御量変更手段は選択され
ている歩容データを変更することを特徴とする請求項7
項から22項のいずれかに記載の脚式移動ロボットの歩
行制御装置。
23. The robot selects one of a plurality of predetermined gait data and walks on the basis of the selected gait data, and the judging means compares the sensor output with the predicted value to obtain a larger second value. 7. The drive control amount changing means changes the selected gait data when a predetermined difference occurs in the comparison value.
23. A walking control device for a legged mobile robot according to any one of items 22 to 22.
【請求項24】 前記駆動制御量変更手段は、前記上体
関節を駆動して歩行させると共に、前記判断手段の判断
結果に応じて歩行の途中で前記上体関節の駆動を中止さ
せるように前記駆動制御量を変更することを特徴とする
請求項10項記載の脚式移動ロボットの歩行制御装置。
24. The drive control amount changing means drives the upper body joint to walk, and stops the driving of the upper body joint in the middle of walking according to the judgment result of the judging means. The walking control device for a legged mobile robot according to claim 10, wherein the drive control amount is changed.
【請求項25】 前記駆動制御量変更手段は、前記上体
関節を駆動することなく歩行させると共に、前記判断手
段の判断結果に応じて、歩行の途中で前記上体関節を駆
動させるように前記駆動制御量を変更することを特徴と
する請求項10項記載の脚式移動ロボットの歩行制御装
置。
25. The drive control amount changing means causes the body joint to walk without driving the upper body joint, and drives the upper body joint in the middle of walking according to the determination result of the determining means. The walking control device for a legged mobile robot according to claim 10, wherein the drive control amount is changed.
【請求項26】 前記脚式移動ロボットは人体類似の構
造を有する2足歩行ロボットで前記上体の左右に腕を駆
動する肩関節を前記上体関節として備えるものであり、
前記左右の肩関節の少なくとも一方を駆動することを特
徴とする請求項24項または25項記載の脚式移動ロボ
ットの歩行制御装置。
26. The legged mobile robot is a bipedal walking robot having a structure similar to a human body, and is provided with shoulder joints for driving arms to the left and right of the upper body as the upper body joints,
The walking control device for a legged mobile robot according to claim 24 or 25, wherein at least one of the left and right shoulder joints is driven.
【請求項27】 前記腕が荷物を携行可能であると共
に、前記駆動制御量変更手段は、前記荷物の携行の有無
に応じて前記左右の肩関節の駆動制御量を相違させるこ
とを特徴とする請求項26項記載の脚式移動ロボットの
歩行制御装置。
27. The arm is capable of carrying luggage, and the drive control amount changing means changes the drive control amount of the left and right shoulder joints depending on whether or not the luggage is carried. A walking control device for a legged mobile robot according to claim 26.
【請求項28】 前記駆動制御量変更手段は、前記荷物
を携行する腕の肩関節を駆動しないことを特徴とする請
求項27項記載の脚式移動ロボットの歩行制御装置。
28. The walking control device for a legged mobile robot according to claim 27, wherein the drive control amount changing means does not drive a shoulder joint of an arm carrying the luggage.
【請求項29】 前記脚式移動ロボットは前記上体関節
を複数個備え、前記駆動制御量変更手段は、前記判断手
段の判断した前記安定性の余裕度に応じて、駆動すべき
上体関節の個数を増減することを特徴とする請求項7項
または9項記載の脚式移動ロボットの歩行制御装置。
29. The legged mobile robot includes a plurality of the body joints, and the drive control amount changing means is to drive the body joints according to the stability margin determined by the determining means. The walking control device for a legged mobile robot according to claim 7, wherein the number of the robots is increased or decreased.
【請求項30】 前記駆動制御量変更手段は、前記安定
性の余裕度の高い時期を選択して前記駆動制御量を変更
することを特徴とする請求項7項から29項のいずれか
に記載の脚式移動ロボットの歩行制御装置。
30. The drive control amount changing means changes the drive control amount by selecting a time with a high margin of stability. Control device for a legged mobile robot.
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