JP3442996B2 - Control system for a static walking robot - Google Patents
Control system for a static walking robotInfo
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- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は静歩行ロボットの制
御方式に関し、特に複数の支持脚を有して不整地を歩行
するロボットに適用して有用なものである。
【０００２】
【従来の技術】図１は静歩行ロボットの一例を概念的に
示す説明図である。同図に示すように、当該静歩行ロボ
ットは、上下方向に伸縮可能に形成した３本の脚１ａ、
１ｂ、１ｃを有する脚機構１と、同様に上下方向に伸縮
可能に形成した３本の脚２ａ、２ｂ、２ｃを有する脚機
構２とを取り付け部３を介して連結するとともに、水平
維持機構４を具備したものである。ここで、「静歩行ロ
ボット」とは、隣接する脚１ａ〜１ｃ、２ａ〜２ｃの先
端同志を結ぶ直線で構成する多角形の中に、常に重心が
在るような状態で各脚１ａ〜１ｃ、２ａ〜２ｃを順次伸
縮し、選択的に接地させて歩行するタイプのロボットを
いう。
【０００３】図２に詳細に示すように、脚機構１は回転
機構５と送り機構６とを有する一方、脚機構２は回転機
構７のみを有し、ともに取り付け部３に連結してある。
ここでは送り機構６としてスライド機構を採用してい
る。また、脚１ａは、図３に詳細に示すように、上部１
ａ1 及び下部１ａ2 の２部分からなるロッド状の部材
で、下部１ａ2 が上部１ａ1 に対して上下方向に伸縮可
能に形成してある。この伸縮に伴い上部１ａ1 は下部１
ａ2 を収納可能に構成してある。また、下部１ａ2の下
端には接触・負荷検出装置８が配設してあり、この接触
・負荷検出装置８で脚１ａの接地の際の圧力を検出する
ようになっている。脚１ａ以外の脚１ｂ、１ｃ、２ａ〜
２ｃも図３に示す構成となっている。
【０００４】ここで、当該静歩行ロボットの歩行動作を
説明する。今、脚機構１で当該静歩行ロボットの全体を
支持している状態から説明する。かかる状態で脚機構２
の各脚２ａ〜２ｃを上方に縮め、送り機構６を用いて歩
行方向に伸ばし、必要なら回転機構７により回転した
後、各脚２ａ〜２ｃを下方に伸ばす。この時、各脚２ａ
〜２ｃ毎に、接触・負荷検出機構８を用いて、踏ん張れ
るように伸ばす。その後、脚機構１の各脚１ａ〜１ｃ
を、上方に縮め、送り機構６を用いて歩行方向に伸ば
し、以下脚機構２のときと同様に動作させて歩行させ
る。
【０００５】すなわち、支持脚（接地している脚１ａ〜
１ｃ、２ａ〜２ｃ）はロボット本体の重心をその接地部
に対して移動方向に移動させ、次にロボット本体を支え
ていない遊脚（接地していない脚１ａ〜１ｃ、２ａ〜２
ｃ）を移動方向に移動して着地させ、次の支持脚とす
る。この繰返しでロボットは進む。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述の如き静歩行ロボ
ットにおいて、重心の高い場合と低い場合とで重心移動
速度、加減速度、１シーケンス移動長（以下歩幅と称す
る。）は、一般的に転倒に対する安全性の面から重心が
最も高い、すなわち安全余裕が最も少ない状況に合わせ
て決められている。ところが、このようにして重心移動
速度、加減速度及び歩幅等を決めてしまうと安全余裕が
十分にある低重心時の最高速度及び加減速度が抑えら
れ、平均移動速度が低く抑えられてしまうという問題を
生起する。
【０００７】本願発明は、上記従来技術に鑑み、移動時
の最高速度、加減速度及び歩幅を重心の高さに応じて変
化させ、十分な安全性を確保した上で効率的な歩行を実
現し得る静歩行ロボットの制御方式を提供することを目
的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の構成は次の点を特徴とする。
【０００９】１） 上下方向に伸縮可能に形成した複数
本の脚のうちの一部を接地させて支持脚とし、この状態
で当該ロボット本体の重心をその接地部に対して移動方
向に移動させ、次に接地していない脚である遊脚を移動
方向に移動して着地させて次の支持脚とし、この繰返し
で歩行するように構成した静歩行ロボットの制御方式に
おいて、各脚の脚長を表すデータを処理して当該静歩行
ロボットの重心高の近似値を演算するとともに、このよ
うにして演算した重心高の近似値に基づき重心高の高低
に関わらず最低重心時と同レベルの安定余裕をもって歩
行ができるように当該静歩行ロボットの移動指令のリミ
ット値を定め、このリミット値と実際の移動指令値とを
比較して何れか小さい値を選択することによりリミット
値を限度として前記移動指令に基づき当該静歩行ロボッ
トの歩行制御を行なうようにしたこと。
【００１０】２） 上記１）に記載する静歩行ロボット
の制御方式において、当該静歩行ロボットの重心高の近
似値の演算は、接地している脚の脚長データに基づき接
地している脚の和を求め、さらにこれに基づいて求めた
脚長の平均値を求めるものであること。
【００１１】３） 上記１）に記載する静歩行ロボット
の制御方式において、当該静歩行ロボットの重心高の近
似値の演算は、接地している脚の脚長データに基づき接
地している脚のうち最も伸びている脚の脚長を求めるも
のであること。
【００１２】４） 上記１）に記載する静歩行ロボット
の制御方式において、当該静歩行ロボットの重心高の近
似値の演算は、接地している脚の脚長データに基づき接
地している脚のうち最も縮んでいる脚の脚長を求めるも
のであること。
【００１３】上述の如き各発明においては、ロボットの
重心の高さの高低により変化する当該ロボットの安定度
が一定となるように作用する。すなわち、当該ロボット
の操縦者や上位指令系よりの移動速度が任意で、且つ大
きいとき、重心が低ければ最大加減速度、最高速度及び
最大歩幅で歩行制御を行い、重心が高ければこれが最も
低い場合と同レベルの安定余裕があるように加減速度、
速度及び歩幅が抑制される。これにより、ロボットの姿
勢（重心高）に関わらず、ロボット歩行時に、常に同レ
ベルの安定性が得られる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面に
基づき詳細に説明する。
【００１５】本形態は、図１に示す静歩行ロボットに適
用する制御方式であり、図４はその制御方式を示すブロ
ック線図である。同図に示すように、脚長センサ１１
ａ、１１ｂ、１１ｃは、図１に示す静歩行ロボットの脚
機構１の各脚１ａ、１ｂ、１ｃの下端迄の距離を計測す
るもので、各脚１ａ〜１ｃにそれぞれ配設されている。
脚長センサ１２ａ、１２ｂ、１２ｃは、図１に示す静歩
行ロボットの脚機構２の各脚２ａ、２ｂ、２ｃの下端迄
の距離を同様に計測するもので、各脚１ａ〜１ｃにそれ
ぞれ配設されている。この場合の脚長センサ１１ａ〜１
１ｃ、１２ａ〜１２ｃはエンコーダ及びポテンショメー
タ等で好適に形成することができる。重心高近似値演算
部１３は各脚長センサ１１ａ〜１１ｃ、１２ａ〜１２ｃ
の出力信号である脚長を表すデータを処理して当該静歩
行ロボットの重心高の近似値を演算する。具体的には、
全脚長センサ１１ａ〜１１ｃ、１２ａ〜１２ｃの出力デ
ータのうち支持脚（接地している脚１ａ〜１ｃ、２ａ〜
２ｃ）のもののみを入力し、例えば、これらのデータ
に基づき支持脚長の和を求め、さらにこれに基づいて求
めた支持脚長の平均値、最も伸びている支持脚の脚
長、最も縮んでいる支持脚の脚長の何れかを以て当該
静歩行ロボットの重心高と擬制し、これを重心高近似値
として出力している。
【００１６】加減速度リミット値演算部１４は重心高近
似値演算部１３が演算により求めた重心高近似値に基づ
き当該静歩行ロボットの歩行時の加減速度のリミット値
を演算する。最高速度リミット値演算部１５は重心高近
似値演算部１３が演算により求めた重心高近似値に基づ
き当該静歩行ロボットの歩行時の最高速度のリミット値
を演算する。歩幅リミット値演算部１６は重心高近似値
演算部１３が演算により求めた重心高近似値に基づき当
該静歩行ロボットの歩行時の歩幅のリミット値を演算す
る。具体的には、加減速度リミット値演算部１４、最高
速度リミット値演算部１５及び歩幅リミット値演算部１
６は、図５に示す特性図に基づき入力した重心高近似値
に対応する加減速度リミット値、最高速度リミット値及
び歩幅リミット値をそれぞれ演算する。
【００１７】ここで、図５の特性図について説明してお
く。図５中の実線が加減速度リミット値特性、点線が最
高速度リミット値特性及び一点鎖線が歩幅リミット値特
性をそれぞれ示している。加減速度リミット値特性は、
当該静歩行ロボットに水平方向に作用してこれを倒そう
とする力が加減速度に比例するので、重心高近似値に反
比例する特性とした。最高速度リミット値特性は、緊急
非常停止時（減速度が大）を除けば安全にはあまり寄与
しないので、重心高近似値の増大に伴い漸減するような
特性とした。歩幅リミット値特性は、重心が高くなる程
安定余裕は減少するので、重心高近似値の増大に伴い急
激に垂下するような特性とした。かかる各特性を決定す
る際には、当該静歩行ロボットの重心が最も低いときに
最高加減速度、最高速度及び最高歩幅となるようにし、
かかる状態から重心が上昇するにつれ、移動指令値とし
て最高速度等を求めても最低重心時と同レベルの安定余
裕が得られるような特性とする。なお、図５中、ＨGmin
は重心最低高であり、例えば平地上で支持脚の全てが最
縮状態のときであり、ＨGmaxは重心最高高であり、例え
ば平地上で支持脚の全てが最伸状態のときである。
【００１８】図４に戻り、加減速度リミッタ１７は、加
減速度リミット値演算部１４の演算結果である加減速度
リミット値と当該静歩行ロボットに固有の設定値として
設定してある最高加減速値２０とを比較して何れか小さ
い値をサーボ制御部２１に送出する。最高速度リミッタ
１８は、最高速度リミット値演算部１５の演算結果であ
る最高速度リミット値と実際の移動指令に基づく速度指
令とを比較して何れか小さい値をサーボ制御部２１に送
出する。歩幅リミッタ１９は、歩幅リミット演算部１６
の演算結果である歩幅リミット値と実際の移動指令に基
づく歩幅指令とを比較して何れか小さい値をサーボ制御
部２１に送出する。サーボ制御部２１は加減速度リミッ
タ１７、最高速度リミッタ１８及び歩幅リミッタ１９に
基づく各リミット値を限度として、移動指令に基づき当
該ロボットを歩行させるべく各脚１ａ〜１ｃ、２ａ〜２
ｃのアクチュエータを制御する。
【００１９】上述の如き実施の形態によれば、重心高近
似値演算部１３が、各脚長センサ１１ａ〜１１ｃ、１２
ａ〜１２ｃの出力信号に基づき静歩行ロボットの重心高
近似値を演算する。加減速度リミット値演算部１４、最
高速度リミット値演算部１５及び歩幅リミット値演算部
１６は、重心高近似値演算部１３で演算された重心高近
似値に基づいてこの場合の加減速度リミット値、最高速
度リミット値及び歩幅リミット値を演算して各データを
送出する。この結果、サーボ制御部２１は各リミット値
を限度として、移動指令に基づき当該ロボットを歩行さ
せるべく各脚１ａ〜１ｃ、２ａ〜２ｃのアクチュエータ
を制御する。かくして、静歩行ロボットの重心の高さの
高低により変化する当該静歩行ロボットの安定度が一定
となるような歩行制御となる。すなわち、当該静歩行ロ
ボットの操縦者や上位指令系よりの移動速度が任意で、
且つ大きいとき、重心が低ければ最大加減速度、最高速
度及び最大歩幅で歩行制御を行い、重心が高ければこれ
が最も低い場合と同レベルの安定余裕があるように加減
速度、速度及び歩幅が抑制される。
【００２０】
【発明の効果】以上実施の形態とともに詳細に説明した
通り、〔請求項１〕に記載する発明は、上下方向に伸縮
可能に形成した複数本の脚のうちの一部を接地させて支
持脚とし、この状態で当該ロボット本体の重心をその接
地部に対して移動方向に移動させ、次に接地していない
脚である遊脚を移動方向に移動して着地させて次の支持
脚とし、この繰返しで歩行するように構成した静歩行ロ
ボットの制御方式において、各脚の脚長を表すデータを
処理して当該静歩行ロボットの重心高の近似値を演算す
るとともに、このようにして演算した重心高の近似値に
基づき重心高の高低に関わらず最低重心時と同レベルの
安定余裕をもって歩行ができるように当該静歩行ロボッ
トの移動指令のリミット値を定め、このリミット値を基
に当該静歩行ロボットの歩行制御を行なうようにしたの
で、当該静歩行ロボットの重心の高さの高低により変化
する当該静歩行ロボットの安定度が一定となるように作
用する。すなわち、当該静歩行ロボットの操縦者や上位
指令系よりの移動速度が任意で、且つ大きいとき、重心
が低ければ最大加減速度、最高速度及び最大歩幅で歩行
制御を行い、重心が高ければこれが最も低い場合と同レ
ベルの安定余裕があるように加減速度、速度及び歩幅が
抑制される。この結果、静歩行ロボットの姿勢（重心
高）に関わらず、歩行時の同レベルの安定性が常に得ら
れると同時に、当該静歩行ロボットの移動速度はそのと
きの重心高に応じた最も合理的なものとすることができ
るので、平均移動速度を速くすることができる。
【００２１】〔請求項２〕に記載する発明は、〔請求項
１〕に記載する静歩行ロボットの制御方式において、当
該静歩行ロボットの重心高の近似値の演算は、接地して
いる脚の脚長データに基づき接地している脚の和を求
め、さらにこれに基づいて脚長の平均値を求めるように
したものであり、また〔請求項３〕に記載する発明は、
〔請求項１〕に記載する静歩行ロボットの制御方式にお
いて、当該静歩行ロボットの重心高の近似値の演算は、
接地している脚の脚長データに基づき接地している脚の
うち最も伸びている脚の脚長を求めるようにしたもので
あり、さらに〔請求項４〕に記載する発明は、〔請求項
１〕に記載する静歩行ロボットの制御方式において、当
該静歩行ロボットの重心高の近似値の演算は、接地して
いる脚の脚長データに基づき接地している脚のうち最も
縮んでいる脚の脚長を求めるようにしたものであるの
で、これらの各演算値は重心高の近似値を良好に反映し
たものとなり、後のリミット値の演算を良好に行なうこ
とができる。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION [0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a control system for a static walking robot, and more particularly to a control system useful for a robot having a plurality of supporting legs and walking on uneven terrain. It is. FIG. 1 is an explanatory view conceptually showing an example of a static walking robot. As shown in the figure, the stationary walking robot has three legs 1a formed so as to be able to expand and contract vertically.
A leg mechanism 1 having 1b, 1c and a leg mechanism 2 having three legs 2a, 2b, 2c also formed to be vertically expandable and contractable are connected via a mounting portion 3, and a horizontal maintenance mechanism 4 is provided. It is provided with. Here, the "static walking robot" means that each leg 1a to 1c is such that a center of gravity always exists in a polygon formed by a straight line connecting the tips of adjacent legs 1a to 1c and 2a to 2c. , 2a to 2c are sequentially expanded and contracted, and selectively walked while being grounded. As shown in detail in FIG. 2, the leg mechanism 1 has a rotation mechanism 5 and a feed mechanism 6, while the leg mechanism 2 has only a rotation mechanism 7, both of which are connected to a mounting portion 3.
Here, a slide mechanism is employed as the feed mechanism 6. Further, as shown in detail in FIG.
A rod-shaped member consisting of two parts, a 1 and a lower part 1 a 2 , wherein the lower part 1 a 2 is formed so as to be vertically expandable and contractable with respect to the upper part 1 a 1 . Due to this expansion and contraction, the upper 1a 1 becomes the lower 1
It is housed configured to be able to a 2. Moreover, so that the contact-load detection device 8 at the lower end of the lower 1a 2 is Yes and arranged to detect the pressure at the time of grounding legs 1a in the contact-load detection device 8. Legs 1b, 1c, 2a- other than leg 1a
2c also has the configuration shown in FIG. Here, the walking operation of the silent walking robot will be described. Now, a description will be given of a state where the entire legged walking robot is supported by the leg mechanism 1. In this state, the leg mechanism 2
Each of the legs 2a to 2c is contracted upward, extended in the walking direction using the feed mechanism 6, and if necessary, rotated by the rotating mechanism 7, and then each leg 2a to 2c is extended downward. At this time, each leg 2a
For every ~ 2c, the contact / load detection mechanism 8 is used so as to be extended. Then, each leg 1a-1c of the leg mechanism 1
Is stretched upward in the walking direction using the feed mechanism 6, and is subsequently operated and walked in the same manner as the leg mechanism 2. That is, the supporting legs (the grounding legs 1a to 1a)
1c, 2a to 2c) move the center of gravity of the robot main body in the moving direction with respect to the ground contact portion, and then, the free legs (non-ground legs 1a to 1c, 2a to 2) not supporting the robot main body.
c) is moved in the moving direction and landed to be the next support leg. The robot advances in this repetition. [0006] In the above-mentioned static walking robot, the moving speed of the center of gravity, the acceleration / deceleration, and the moving length of one sequence (hereinafter, referred to as a stride) are generally different depending on whether the center of gravity is high or low. It is determined according to the situation where the center of gravity is the highest in terms of safety against falling down, that is, the safety margin is the smallest. However, if the center-of-gravity moving speed, acceleration / deceleration, and stride length are determined in this way, the maximum speed and acceleration / deceleration at a low center of gravity with sufficient safety margins are suppressed, and the average moving speed is reduced. Occur. In view of the above prior art, the present invention realizes efficient walking while ensuring sufficient safety by changing the maximum speed, acceleration / deceleration and step length during movement according to the height of the center of gravity. It is an object of the present invention to provide a control method of a static walking robot that can be obtained. [0008] The configuration of the present invention that achieves the above object has the following features. 1) A part of the plurality of legs formed to be vertically expandable and contractible is grounded to be a support leg, and in this state, the center of gravity of the robot body is moved in the moving direction with respect to the grounded portion. In the control method of the static walking robot configured to move the free leg, which is the next non-grounding leg, in the direction of movement and land it as the next support leg, and to walk repeatedly, the leg length of each leg is set to The approximate data of the center of gravity of the static walking robot is calculated by processing the data representing the center of gravity, and the stability margin at the same level as at the time of the minimum center of gravity is obtained regardless of the height of the center of gravity based on the calculated approximate value of the center of gravity. as you can walk with a defined limit value of the movement command of the static walking robot, the actual movement command value and the limit value
Limit by comparing and selecting any smaller value
The walking control of the silent walking robot is performed based on the movement command with a value as a limit . 2) In the control method of the static walking robot described in 1) above, the calculation of the approximate value of the height of the center of gravity of the static walking robot is performed by summing the grounded legs based on the leg length data of the grounded legs. And the average value of the leg length obtained based on this. 3) In the control method of the static walking robot described in 1) above, the calculation of the approximate value of the height of the center of gravity of the static walking robot is performed based on the leg length data of the grounded leg. The length of the longest leg must be determined. 4) In the control method of the static walking robot described in 1) above, the calculation of the approximate value of the height of the center of gravity of the static walking robot is performed based on the leg length data of the grounded legs. The length of the most contracted leg must be determined. In each of the above-mentioned inventions, the robot operates so that the stability of the robot, which changes depending on the height of the center of gravity of the robot, becomes constant. In other words, when the moving speed of the robot from the operator or the upper command system is arbitrary and large, when the center of gravity is low, the walking control is performed at the maximum acceleration / deceleration, the maximum speed and the maximum stride, and when the center of gravity is high, the walking control is the lowest. Acceleration and deceleration so that there is the same level of stability margin as
Speed and stride are suppressed. Thus, the same level of stability is always obtained when the robot walks, regardless of the posture (height of the center of gravity) of the robot. Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. This embodiment is a control method applied to the static walking robot shown in FIG. 1, and FIG. 4 is a block diagram showing the control method. As shown in FIG.
a, 11b, and 11c measure the distances to the lower ends of the legs 1a, 1b, and 1c of the leg mechanism 1 of the static walking robot shown in FIG. 1, and are disposed on the legs 1a to 1c, respectively.
The leg length sensors 12a, 12b, and 12c similarly measure the distances to the lower ends of the legs 2a, 2b, and 2c of the leg mechanism 2 of the static walking robot shown in FIG. 1, and are respectively provided on the legs 1a to 1c. Have been. Leg length sensors 11a-1 in this case
1c and 12a to 12c can be suitably formed by an encoder, a potentiometer, and the like. The center-of-gravity height approximate value calculation unit 13 includes the leg length sensors 11a to 11c and 12a to 12c.
Is processed to calculate an approximate value of the height of the center of gravity of the static walking robot. In particular,
Among the output data of all the leg length sensors 11a to 11c and 12a to 12c, the supporting legs (the grounded legs 1a to 1c, 2a to
2c) alone, for example, the sum of the support leg lengths is calculated based on these data, and further, the average value of the support leg lengths calculated based on these data, the leg length of the support leg that is the most extended, and the support that is the most contracted The height of the center of gravity of the static walking robot is simulated using one of the leg lengths of the legs, and this is output as an approximate value of the height of the center of gravity. The acceleration / deceleration limit value calculation unit 14 calculates an acceleration / deceleration limit value during walking of the static walking robot based on the center-of-gravity height approximate value calculated by the center-of-gravity height approximate value calculation unit 13. The maximum speed limit value calculation unit 15 calculates a limit value of the maximum speed at the time of walking of the static walking robot based on the center of gravity height approximate value calculated by the center of gravity height approximate value calculation unit 13. The stride limit value calculation unit 16 calculates a limit value of the stride length when the static walking robot walks based on the center-of-gravity height approximate value calculated by the center-of-gravity height approximate value calculation unit 13. Specifically, the acceleration / deceleration limit value calculation unit 14, the maximum speed limit value calculation unit 15, and the stride limit value calculation unit 1
6 calculates an acceleration / deceleration limit value, a maximum speed limit value, and a step length limit value corresponding to the approximated center-of-gravity height input based on the characteristic diagram shown in FIG. Here, the characteristic diagram of FIG. 5 will be described. The solid line in FIG. 5 indicates the acceleration / deceleration limit value characteristic, the dotted line indicates the maximum speed limit value characteristic, and the one-dot chain line indicates the stride limit value characteristic. Acceleration / deceleration limit value characteristics
Since the force acting on the static walking robot in the horizontal direction to try to defeat it is proportional to the acceleration / deceleration, the characteristic is inversely proportional to the approximate height of the center of gravity. Since the maximum speed limit value characteristic does not contribute much to safety except during an emergency emergency stop (large deceleration), the characteristic is such that it gradually decreases as the approximate value of the center of gravity increases. The stride limit value characteristic is such that the stability margin decreases as the center of gravity increases, so that the steepness droops drastically as the approximate value of the center of gravity increases. When determining such characteristics, when the center of gravity of the static walking robot is the lowest, the maximum acceleration / deceleration, the maximum speed and the maximum stride,
As the center of gravity rises from such a state, the characteristic is such that even if the maximum speed or the like is obtained as the movement command value, the same level of stability margin as at the time of the minimum center of gravity can be obtained. In FIG. 5, H Gmin
Is the lowest height of the center of gravity, for example, when all of the supporting legs are in the most contracted state on a flat ground, and HGmax is the highest height of the center of gravity, for example, when all of the supporting legs are in the most extended state on a flat ground. Referring back to FIG. 4, the acceleration / deceleration limiter 17 includes an acceleration / deceleration limit value which is a calculation result of the acceleration / deceleration limit value calculation unit 14 and a maximum acceleration / deceleration value 20 which is set as a setting value specific to the stationary walking robot. And sends a smaller value to the servo controller 21. The maximum speed limiter 18 compares the maximum speed limit value, which is the calculation result of the maximum speed limit value calculation unit 15, with the speed command based on the actual movement command, and sends a smaller value to the servo control unit 21. The stride limiter 19 is provided for the stride limit calculation unit 16.
Is compared with the step length command based on the actual movement command, and a smaller value is sent to the servo controller 21. The servo control unit 21 limits each of the limit values based on the acceleration / deceleration limiter 17, the maximum speed limiter 18 and the stride length limiter 19 to the respective legs 1a to 1c, 2a to 2 so that the robot can walk based on the movement command.
The actuator c is controlled. According to the above-described embodiment, the approximate center-of-gravity value calculation unit 13 performs the calculation for each of the leg length sensors 11a to 11c, 12c.
The approximate value of the center of gravity of the silent walking robot is calculated based on the output signals a to 12c. The acceleration / deceleration limit value calculation unit 14, the maximum speed limit value calculation unit 15, and the stride limit value calculation unit 16 calculate the acceleration / deceleration limit value in this case based on the center-of-gravity height approximate value calculated by the center-of-gravity height approximate value calculation unit 13, The maximum speed limit value and the step length limit value are calculated and each data is transmitted. As a result, the servo control unit 21 controls the actuators of the legs 1a to 1c and 2a to 2c to walk the robot based on the movement command, with the limit values as limits. Thus, the walking control is performed such that the stability of the static walking robot, which changes depending on the height of the center of gravity of the static walking robot, is constant. That is, the moving speed of the static walking robot from the operator or the upper command system is arbitrary,
When the center of gravity is low, the walking control is performed at the maximum acceleration / deceleration, the maximum speed, and the maximum stride if the center of gravity is low, and the acceleration / deceleration, the speed, and the step length are suppressed so that the center of gravity is high so that there is the same level of stability margin as when it is the lowest. You. As described in detail with the above embodiments, the invention described in [Claim 1] is to ground a part of a plurality of legs formed to be vertically expandable and contractible. In this state, the center of gravity of the robot body is moved in the moving direction with respect to the ground contact portion, and then the free leg, which is a leg that is not touching the ground, is moved in the moving direction to land, and the next support is performed. In a control method of a static walking robot configured to walk as a leg and repeating this process, data representing the leg length of each leg is processed to calculate an approximate value of the height of the center of gravity of the static walking robot. Based on the calculated approximate value of the height of the center of gravity, the limit value of the movement command of the static walking robot is determined based on this limit value so that the robot can walk with the same level of stability margin as at the time of the lowest center of gravity regardless of the height of the center of gravity. This Since the walking control of the static walking robot is performed, the stability of the static walking robot, which changes according to the height of the center of gravity of the static walking robot, is kept constant. That is, when the moving speed of the static walking robot from the operator or the upper command system is arbitrary and large, if the center of gravity is low, walking control is performed at the maximum acceleration / deceleration, the maximum speed and the maximum stride, and if the center of gravity is high, this is the most. Acceleration / deceleration, speed, and stride are suppressed so as to have the same level of stability margin as in the case of a low speed. As a result, irrespective of the posture (centre of gravity) of the static walking robot, the same level of stability at the time of walking is always obtained, and the moving speed of the static walking robot is the most reasonable speed according to the centroid height at that time. Therefore, the average moving speed can be increased. According to a second aspect of the present invention, in the control method for a static walking robot according to the first aspect, the calculation of the approximate value of the height of the center of gravity of the static walking robot is performed by using The sum of the legs in contact with the ground is calculated based on the leg length data, and the average value of the leg lengths is further calculated based on the sum.
In the control method for a static walking robot according to claim 1, the calculation of the approximate value of the height of the center of gravity of the static walking robot is performed by:
According to the present invention, the length of the longest leg among the grounded legs is obtained based on the leg length data of the grounded leg. Further, the invention described in [Claim 4] is based on [Claim 1]. In the control method of the static walking robot described in the above, the calculation of the approximate value of the height of the center of gravity of the static walking robot is performed by calculating the leg length of the most contracted leg among the grounded legs based on the leg length data of the grounded leg. Since the calculated values are obtained, the calculated values appropriately reflect the approximate value of the height of the center of gravity, and the subsequent calculation of the limit value can be performed satisfactorily.
【図面の簡単な説明】
【図１】静歩行ロボットの一例を概念的に示す説明図で
ある。
【図２】図１の脚機構を抽出して示す詳細図である。
【図３】図１の一本の脚１ａを抽出して示す詳細図であ
る。
【図４】本発明の実施の形態に係る制御方式を示すブロ
ック線図である。
【図５】図４に示す実施の形態における重心高に対する
最高加減速度、最高速度及び最高歩幅の特性を示す特性
図である。
【符号の説明】
１、２ 脚機構
１ａ〜１ｃ、２ａ〜２ｃ 脚
１１ａ〜１１ｃ、１２ａ〜１２ｃ 脚長センサ
１３ 重心高近似値演算部
１４ 加減速度リミット値演算部
１５ 最高速度リミット値演算部
１６ 歩幅リミット演算部BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is an explanatory diagram conceptually showing an example of a static walking robot. FIG. 2 is a detailed view showing extracted leg mechanisms of FIG. 1; FIG. 3 is a detailed view showing one leg 1a extracted from FIG. 1; FIG. 4 is a block diagram showing a control method according to the embodiment of the present invention. 5 is a characteristic diagram showing characteristics of a maximum acceleration / deceleration, a maximum speed, and a maximum stride with respect to the height of the center of gravity in the embodiment shown in FIG. 4; [Description of Signs] 1, 2 leg mechanisms 1a to 1c, 2a to 2c Legs 11a to 11c, 12a to 12c Leg length sensor 13 High center of gravity calculation unit 14 Acceleration / deceleration limit value calculation unit 15 Maximum speed limit value calculation unit 16 Step length Limit calculation section
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B25J 5/00 B25J 13/00 G05D 1/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) B25J 5/00 B25J 13/00 G05D 1/00
Claims (1)
脚のうちの一部を接地させて支持脚とし、この状態で当
該ロボット本体の重心をその接地部に対して移動方向に
移動させ、次に接地していない脚である遊脚を移動方向
に移動して着地させて次の支持脚とし、この繰返しで歩
行するように構成した静歩行ロボットの制御方式におい
て、 各脚の脚長を表すデータを処理して当該静歩行ロボット
の重心高の近似値を演算するとともに、このようにして
演算した重心高の近似値に基づき重心高の高低に関わら
ず最低重心時と同レベルの安定余裕をもって歩行ができ
るように当該静歩行ロボットの移動指令のリミット値を
定め、このリミット値と実際の移動指令値とを比較して
何れか小さい値を選択することによりリミット値を限度
として前記移動指令に基づき当該静歩行ロボットの歩行
制御を行なうようにしたことを特徴とする静歩行ロボッ
トの制御方式。 【請求項２】 〔請求項１〕に記載する静歩行ロボット
の制御方式において、 当該静歩行ロボットの重心高の近似値の演算は、接地し
ている脚の脚長データに基づき接地している脚の和を求
め、さらにこれに基づいて求めた脚長の平均値を求める
ものであることを特徴とする静歩行ロボットの制御方
式。 【請求項３】 〔請求項１〕に記載する静歩行ロボット
の制御方式において、 当該静歩行ロボットの重心高の近似値の演算は、接地し
ている脚の脚長データに基づき接地している脚のうち最
も伸びている脚の脚長を求めるものであることを特徴と
する静歩行ロボットの制御方式。 【請求項４】 〔請求項１〕に記載する静歩行ロボット
の制御方式において、 当該静歩行ロボットの重心高の近似値の演算は、接地し
ている脚の脚長データに基づき接地している脚のうち最
も縮んでいる脚の脚長を求めるものであることを特徴と
する静歩行ロボットの制御方式。(57) [Claims] [Claim 1] A part of a plurality of legs formed to be vertically expandable and contractible is grounded to be a support leg, and in this state, the center of gravity of the robot body is grounded. Of the static walking robot, which is configured to move in the direction of movement with respect to the In the control method, data representing the leg length of each leg is processed to calculate an approximate value of the center of gravity of the static walking robot, and based on the approximate value of the center of gravity calculated in this way, regardless of the height of the center of gravity, Determine the limit value of the movement command of the static walking robot so that it can walk with the same level of stability margin as at the time of the minimum center of gravity , and compare this limit value with the actual movement command value.
Limit value is limited by selecting any smaller value
A walking control of the static walking robot is performed based on the movement command . 2. The control method for a static walking robot according to claim 1, wherein the calculation of the approximate value of the height of the center of gravity of the static walking robot is performed based on leg length data of the grounded leg. And calculating an average value of the leg lengths based on the sum. 3. The control method for a static walking robot according to claim 1, wherein the calculation of the approximate value of the height of the center of gravity of the static walking robot is performed based on leg length data of the grounded leg. A control method for a static walking robot, wherein the length of a leg that is the most extended of the legs is determined. 4. The control method of a static walking robot according to claim 1, wherein the approximate value of the height of the center of gravity of the static walking robot is calculated based on leg length data of the grounded leg. A control method for a static walking robot, wherein a length of a leg that is most contracted is obtained.
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