JP3672867B2 - 脚式移動ロボットの着床衝撃緩衝装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、脚式移動ロボットの脚体の着床動作時の衝撃荷重を軽減するための着床衝撃緩衝装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
二足移動ロボット等、複数の脚体を備えた脚式移動ロボットでは、各脚体はその先端部に設けられた足平機構の接地面部を介して床に接地される。ここで、該足平機構は、より詳しくは、各脚体の最も先端側の関節（足首関節）に連結された機構である。そして、脚式移動ロボットは、各脚体の離床・着床動作により移動する。該離床・着床動作は、より詳しく言えば、複数の脚体のうちの少なくとも一つの脚体を支持脚として、該支持脚の足平機構を接地状態に維持する一方、他の脚体を遊脚として、該遊脚の足平機構をその接地箇所から空中に持ち上げて移動させ、他の接地箇所に接地させるという動作の繰り返しである。
【０００３】
この種の脚式移動ロボットでは、各脚体の着床動作によって、該脚体の足平機構の接地面部を接地させた時に、該脚体の足平機構を介して瞬間的に比較的大きな衝撃荷重（過渡的な床反力）が作用する。特に、脚式移動ロボットを比較的速い移動速度で移動させるような場合には、脚体の足平機構が接地する直前における脚体の運動エネルギーが大きいために、前記衝撃荷重が大きなものとなる。そして、この衝撃荷重が大きいと、それに耐え得るように各脚体の各部の剛性を高める必要が生じ、ひいては、各脚体の小型化や軽量化の妨げとなる。このため、このような衝撃荷重を軽減（緩衝）することが望まれる。
【０００４】
このような衝撃緩衝装置としては、例えば本願出願人が特開平５−３０５５７８号公報に提案したものが知られている。この衝撃緩衝装置では、足平機構の踵部に作動油が充填されたシリンダを備え、このシリンダ内を摺動可能なピストンから足平機構の踵部の底面側に向かってロッドが延設されている。そして、該ロッドの先端部にはきのこ状に拡径してなる接地体が設けられている。また、ピストンは、その上側でシリンダ内に収容されたスプリングにより、前記接地体が足平機構の底面側に突出する方向に付勢されている。さらに、該ピストンには、その上側の室と下側の室との間での作動油の流通を可能とする流通路が穿設されている。
【０００５】
このように構成された衝撃緩衝装置では、脚体の着床動作の際に、前記接地体が接地し、ピストンと共に前記スプリングの付勢力と逆方向に押圧される。このとき、シリンダ内の作動油がピストンの流通路を介して流通しつつ、ピストンがスプリングを圧縮する方向に摺動し、これにより、脚体の着床動作時の衝撃荷重が軽減される。
【０００６】
しかしながら、かかる衝撃緩衝装置では、各脚体の前記接地体が接地してから該脚体の足平機構が接地するまでの該接地体のストロークがロボットの移動速度等の歩容形態によらずに一定であるため、ロボットの歩容形態によっては、衝撃緩衝装置が、その歩容形態に適した緩衝効果を発揮できない場合がある。例えば、ロボットの移動速度が速い場合に、脚体の足平機構の運動エネルギーの減衰が遅すぎたり、あるいは、ロボットの移動速度が遅い場合に、脚体の足平機構の運動エネルギーの減衰が速すぎる場合がある。このため、ロボットの姿勢の安定性を円滑に確保することが困難となる場合もある。
【０００７】
さらに前記衝撃緩衝装置では、作動油を用いているために、緩衝装置の重量が大きいものとなり、ロボットの軽量化の妨げとなる。また、脚体の着床動作の際に接地する接地体は、ピストンの摺動方向（シリンダの軸心方向）にしか移動できないと共に固体状のものであるため、床の形状によっては該接地体にその可動方向と交差する方向に衝撃荷重が作用して、該衝撃荷重を十分に軽減できなかったり、衝撃緩衝装置の損傷を生じる虞れがある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はかかる背景に鑑みてなされたものであり、脚式移動ロボットの脚体の着床動作時の衝撃荷重をロボットの歩容形態に合わせて適正に軽減しながら、該ロボットの姿勢の安定性の確保を容易に行うことができ、さらには、軽量な構成とすることができる着床衝撃緩衝装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の脚式移動ロボットの着床衝撃緩衝装置はかかる目的を達成するために、足平機構の接地面部を介してそれぞれ接地可能な複数の脚体の離床・着床動作により移動する脚式移動ロボットにおいて、各脚体の着床動作の際に床反力を受けて圧縮されると共に少なくとも該脚体の離床動作により該床反力を受けなくなったときには膨張し得るように該脚体の足平機構に設けられ、その膨縮に伴い内部に流体を入出可能な可変容積体と、各脚体の離床状態で該可変容積体を膨張させつつ該可変容積体に流体を流入させると共に前記床反力による該可変容積体の圧縮に伴い該可変容積体から流体を流出させる流入・流出手段とを備え、該流入・流出手段による前記可変容積体内の流体の流出の際に流出抵抗を発生させるようにした着床衝撃緩衝装置であって、前記各脚体の離床状態での前記可変容積体の膨張時に、前記流入・流出手段による可変容積体への前記流体の流入量を前記脚式移動ロボットの歩容形態に応じて制御することにより前記可変容積体の圧縮方向の高さを該歩容形態に応じた所定の高さに制御する膨張制御手段を備えたことを特徴とするものである。
【００１０】
尚、本発明において、各脚体の着床動作は、該脚体の足平機構の接地面部が床から離反した状態から、該足平機構を下降させてその接地面部を床に接地させる動作を意味し、各脚体の離床動作は、該脚体の足平機構の接地面部を床に接地させた状態から、該足平機構を空中に持ち上げてその接地面部を床から離反させる動作を意味する。また、各脚体もしくは足平機構の離床状態は、該脚体の遊脚期の状態であり、該脚体の足平機構の接地面部を床から離反させた状態を意味する。さらに、各脚体もしくは足平機構の着床状態は、該脚体の支持脚期の状態であり、該脚体の足平機構の接地面部の全部もしくは一部を床に接地させた状態を意味する。
【００１１】
かかる本発明によれば、各脚体の着床動作の際に、膨張状態の可変容積体が圧縮され、このとき、可変容積体内の流体が前記流入・流出手段によって該可変容積体内から流出抵抗を伴って流出する。これにより、着床動作を行なう脚体の運動エネルギーが吸収されて、該脚体の足平機構の運動量が減少し、その着床動作の際に該脚体に作用する衝撃荷重が軽減される。そして、本発明では、脚体の離床状態での前記可変容積体の膨張時に、前記膨張制御手段が、前記流入・流出手段による可変容積体への前記流体の流入量を該歩容形態に応じて制御することにより、各脚体の着床動作による可変容積体の圧縮の開始前における可変容積体の圧縮方向の高さは、ロボットの歩容形態に応じた所定の高さに制御されることとなる。このため、各脚体の着床動作による可変容積体の圧縮量、ひいては、該可変容積体からの流体の流出量をロボットの歩容形態（例えば移動速度等の歩容形態）に整合したものにすることができる。その結果、本発明の着床衝撃緩衝装置による着床衝撃の緩衝効果をロボットの歩容形態に適したものにすることができる。すなわち、各脚体の着床動作時に該脚体に作用する床反力の過渡的な変化をロボットの歩容形態に適したものにすることができ、ひいては、ロボットの姿勢の安定化を適切に図ることができる。
【００１２】
尚、一般的には、ロボットの移動速度が速いほど、各脚体の着床動作前における可変容積体の圧縮方向の高さを大きくすることが好ましい。このようにすると、可変容積体の圧縮時に可変容積体から流出する流体の流量が多くなって、その流出抵抗が増加し、着床衝撃緩衝装置のダンピング効果（運動エネルギーの減衰効果）を高めることができる。
【００１３】
かかる本発明では、前記流体は圧縮性流体であることが好適である。すなわち、圧縮性流体は、ばね性を有するため、各脚体の着床動作の際に、脚体の運動エネルギーの一部は可変容積体の内部の圧縮性流体の弾性エネルギーに変換される。そして、その弾性エネルギーは、圧縮性流体が可変容積体の圧縮に伴って該可変容積体から流出する過程で流出抵抗によって消散する。この結果、各脚体の着床動作の際に、可変容積体及びその内部の圧縮性流体を介して脚体に作用する床反力の瞬時的な急変が生じるのを回避しつつ、衝撃荷重をより効果的に軽減することができる。
【００１４】
尚、前記圧縮性流体としては、空気等の気体や、気泡を含有する液体もしくはゲル等が挙げられる。この場合、特に、圧縮性流体として気体を用いた場合には、該圧縮性流体が軽量なものとなり、ひいては本発明の着床衝撃緩衝装置を軽量なものとすることができる。
【００１５】
さらに、このように前記流体として圧縮性流体を用いた場合には、前記可変容積体は、前記各脚体の着床動作の際に該脚体の足平機構の接地面部に先行して接地するように該脚体の足平機構の底面側に設けられた変形自在な袋状部材により構成されていることが好適である。すなわち、前記袋状部材は、各脚体の着床動作の際に、該脚体の足平機構の接地面部に先行して接地し、圧縮される。このとき、該袋状部材は、床の表面形状に沿うようにして変形できるため、該袋状部材が接地し得る限り、床の形状等によらずに本発明の着床衝撃緩衝装置の緩衝機能を発揮できる。従って、脚体の着床動作時の衝撃荷重の軽減効果の確実性を高めることができる。また、袋状部材は、その変形の自由度が高いことから、各脚体の着床動作の際に該袋状部材に種々様々な方向から床反力が作用しても、該袋状部材が破損するような事態を回避できる。
【００１６】
また、本発明では、前記膨張制御手段は、前記各脚体の離床状態における前記可変容積体への前記流体の流入時間に基づき該可変容積体の圧縮方向の高さが所定の高さに膨張したか否かを判断し、該可変容積体の高さが所定の高さに膨張したと判断したとき、前記流入・流出手段による可変容積体への流体の流入を遮断せしめる。これによれば、センサ等を必要とせずに、比較的簡単な構成で可変容積体の膨張を制御することができる。
【００１７】
あるいは、前記可変容積体の圧縮方向の高さに応じて変化する物理量を検出するセンサを備えており、前記膨張制御手段は、該センサの検出データに基づき該可変容積体の圧縮方向の高さが所定の高さに膨張したか否かを判断し、該可変容積体の圧縮方向の高さが所定の高さに膨張したと判断したとき、前記流入・流出手段による可変容積体への流体の流入を遮断せしめる。これによれば、各脚体の離床状態で可変容積体を膨張させたときの該可変容積体の最終的な圧縮方向の高さを確実に歩容形態に応じた所定の高さに制御することができる。
【００１８】
さらに、本発明では、前記各脚体の足平機構の接地面部が接地しているか否かを検知するためのセンサが備えられており、前記膨張制御手段は、前記脚式移動ロボットの目標歩容に応じて定まる各脚体の着床の予定時刻（各脚体の足平機構がその接地面部を介して接地する予定時刻）にて前記センサにより前記足平機構の接地面部の接地が検知されないとき、前記可変容積体の圧縮方向の高さを大きくするように前記流入・流出手段による該可変容積体への流体の流入を制御することが好ましい。
【００１９】
すなわち、各脚体の着床の予定時刻にて、前記センサにより前記足平機構の接地面部の接地が検知されないときには、ロボットの以後の動作を行なうために、該脚体の足平機構を速やかに床に接地させる必要がある。そして、このような場合には、該足平機構が実際に床に接地したときに、脚体に作用する衝撃荷重が大きなものになりやすい。そこで、本発明では、このような場合には、上記のように、可変容積体の圧縮方向の高さを大きくするように前記流入・流出手段による該可変容積体への流体の流入を制御する。これにより、可変容積体の圧縮可能量が増加し、足平機構が実際に接地するときの衝撃荷重を適正に軽減することができる。
【００２０】
また、本発明では、前記可変容積体の圧縮方向における高さを検出するセンサを備えており、前記膨張制御手段は、前記脚式移動ロボットの歩容形態に応じて前記可変容積体の膨張状態における該可変容積体の圧縮方向の目標高さの経時変化パターンを設定し、前記センサにより検出される可変容積体の圧縮方向の高さが前記目標高さの経時変化パターンに沿って変化するように前記流入・流出手段による可変容積体の流体の流出・流入を制御するようにしてもよい。
【００２１】
これによれば、可変容積体の圧縮方向の高さを逐次ロボットの歩容形態に適したものに制御することが可能となる。従って、本発明の着床衝撃緩衝装置による緩衝効果、並びに、ロボットの姿勢の安定化の効果を高めることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明の第１実施形態を図１〜図６を参照して説明する。図１は本実施形態の脚式移動ロボットの全体の基本構成を模式化して示す側面図である。同図示のように、本実施形態の脚式移動ロボット１は、例えば、その上体２（胴体）の下端部から延設された左右一対（２本）の脚体３，３を備える二足移動ロボットである。尚、上体２には、腕体や頭部が取り付けられていてもよい。
【００２３】
各脚体３は、大腿部４、下腿部５、足平機構６を上体２の下端部から股関節７、膝関節８、足首関節９を順番に介して連接して構成されている。より詳しく言えば、各脚体３は、上体２の下端部から股関節７を介して大腿部４を延設すると共に、この大腿部４の先端部に膝関節８を介して下腿部５を連結し、さらに、この下腿部５の先端部に足首関節９を介して足平機構６を連結した構成とされている。そして、各脚体３はその最先端側に存する足平機構６を介して床Ａに接地可能とされ、その接地により上体２を支持する。この場合、各脚体３の股関節７は、ロボット１の上下方向、前後方向、左右方向の３軸回りの回転動作が可能とされ、膝関節８は、左右方向の１軸回りの回転動作が可能とされ、足首関節９は、前後方向及び左右方向の２軸回りの回転動作が可能とされている。これらの各関節７〜９の回転動作により、各脚体３は人間の脚体とほぼ同様の運動を行うことができるようになっている。
【００２４】
また、各脚体３の各関節７〜９には、その各軸回りの回転動作を行なうためのアクチュエータとしての電動モータ（図示しない）が設けられている。さらに、ロボット１の上体２には、該ロボット１の脚体３，３の動作制御（各関節７〜９の電動モータの動作制御）を行う制御装置１０や、ロボット１の動作用電源としての蓄電装置１１等が搭載されている。制御装置１０はマイクロコンピュータ等を含む電子回路により構成されたものである。この場合、制御装置１０は、ロボット１の移動に際しては、人間と同様に、両脚体３，３の離床・着床動作を交互に繰り返すことにより、ロボット１を移動させるようにしている。その離床・着床動作の繰り返しは、より詳しく言えば、次のような動作である。すなわち、両脚体３，３のうちのいずれか一方を支持脚とし、他方を遊脚とする。そして、支持脚側の脚体３を着床させた状態（該脚体３の足平機構６を床Ａに接地させた状態）で、遊脚側の脚体３を離床させる（該脚体３の足平機構６を床Ａ上から空中に持ち上げる）。さらに、離床させた遊脚側の脚体３の足平機構６を空中で移動させた後、所望の場所に着床させる。そして、その着床させた遊脚側の脚体３を新たに支持脚とすると共に、今まで支持脚となっていた脚体３を新たに遊脚とし、その新たに遊脚とされた脚体３を上記と同様に動かす。このような脚体３，３の動作の繰り返しが、ロボット１の移動の際の両脚体３，３の離床・着床動作の繰り返しである。
【００２５】
各脚体３の足平機構６の構成を図２及び図３を参照してさらに説明する。図２は足平機構６の側面示の断面図、図３は該足平機構６の底面側から見た平面図である。
【００２６】
足平機構６は、大略平板状の足平プレート部材１２を骨格部材として備えている。この足平プレート部材１２は、その前端部（つま先部）と後端部（踵部）とが若干上方に湾曲されているが、他の部分は平坦な平板状になっている。また、足平プレート部材１２の上面部には、横断面方形状の筒部材１３がその軸心を上下方向に向けて固設されている。この筒部材１３の内部には、該筒部材１３の内周面に沿うようにして略上下方向に移動可能に設けられた可動板１４が設けられ、該可動板１４が足首関節９に６軸力センサ１５を介して連結されている。該６軸力センサ１５は足平機構６に作用する床反力（詳しくは、前後、左右、及び上下方向の３軸方向の並進力、並びに、その３軸回りのモーメント）を検出するものであり、その検出出力は制御装置１０に入力される。
【００２７】
また、可動板１４は、その下面の周縁部がばね、ゴム等の弾性材からなる複数の弾性部材１６（図ではばねとして記載している）を介して足平プレート部材１２の上面部に連結されている。従って、足平プレート部材１２は、弾性部材１６、可動板１４及び６軸力センサ１５を介して足首関節９に連結されている。尚、筒部材１３の内部（可動板１４の下側の空間）は、図示を省略する穴や隙間を介して大気側に開放されており、大気中の空気が筒部材１３の内部に入出自在となっている。
【００２８】
足平プレート部材１２の底面（下面）には、接地部材１７が取着されている。該接地部材１７は、足平プレート部材１２の接地時に、該足平プレート部材１２と床面との間に介在させる弾性部材（床面に直接的に接触する弾性部材）であり、本実施形態では、足平プレート部材１２の底面の四隅（足平プレート部材１２のつま先部の両側部並びに踵部の両側部）に固着されている。また、接地部材１７は、本実施形態では、比較的軟質のゴム材から成る軟質層１７ａと、比較的硬質のゴム材から成る硬質層１７ｂとを上下に重合してなる２層構造に形成され、硬質層１７ｂが、脚体３の着床時に直接的に床面に接触する接地面部として最下面側に設けられている。
【００２９】
足平機構６には、上記の構成の他、本発明に係わる着床衝撃緩衝装置１８が備えられている。この着床衝撃緩衝装置１８は、足平プレート部材１２の底面に取着された袋状部材１９と、該袋状部材１９の内部に対して圧縮性流体としての空気（大気中の空気）を入出させるための流入・流出手段２０とを備えている。
【００３０】
袋状部材１９は、その周囲に前記接地部材１７が存するようにして、足平プレート部材１２の底面の大略中央部に設けられている。この袋状部材１９は、ゴム等の弾性材により変形自在に構成されており、外力による弾性変形が生じていない自然状態では、図２に示すように、上方に開口した樽型の有底容器形状を呈する。そして、該袋状部材１９は、その開口端部が全周にわたって足平プレート部材１２の底面に固着され、該足平プレート部材１２により閉蓋されている。また、袋状部材１９は、樽型の有底容器形状を呈する自然状態では、該袋状部材１９の底部が前記接地部材１７よりも下方に突出するように設けられている。つまり、該袋状部材１９の高さ（足平プレート部材１２の下面から袋状部材１９の底部までの距離）は、接地部材１７の厚さよりも大きいものとされている。従って、足平プレート部材１２が接地部材１７を介して接地した状態（脚体３の着床状態）では、袋状部材１９は、図１で着床状態の脚体３（図ではロボット１の前方側の脚体３）に関して示すように、床反力により袋状部材１９の高さ方向に圧縮される。
【００３１】
ここで袋状部材１９が樽型の有底容器形状を呈する自然状態は該袋状部材１９の膨張状態であり、この膨張状態では、以下に説明する流入・流出手段２０を介して大気圧と同等圧力の空気が充填されている。また、袋状部材１９は、弾性材により構成されているため、圧縮されたとき、自然状態の形状（樽型の有底容器形状）への形状復元力を有する。尚、袋状部材１９の自然状態の形状は必ずしも樽型である必要はなく、例えば、有底円筒形状であってもよい。
【００３２】
前記流入・流出手段２０は、袋状部材１９の内部と前記筒部材１３の内部とを連通させるように足平プレート部材１２に穿設された二つの流通孔（流通路）２１，２２と、各流通孔２１，２２にそれぞれ筒部材１３内で接続されて、該筒部材１３の外部に導出された流体管路２３，２４（流通路）とを備え、これらの流体管路２３，２４の先端部（袋状部材１９側と反対側の端部）は大気中に開放されている。そして、流体管路２３には、これを通って空気が袋状部材内に流入するのを遮断する逆止弁２５が設けられている。また、流体管路２４には、これを通って袋状部材１９内の空気が流出するの遮断する逆止弁２６と、前記制御装置１０により開閉制御可能な電磁弁２７とが設けられている。ここで、図２では、便宜上、流体管路２３，２４及びこれらに設けられた逆止弁２５，２６、電磁弁２７は足平機構６等から離間して設けられているように記載されているが、これらは、実際上は、足平機構６等、脚体３の適宜の箇所に取り付けられ、あるいは、前記筒部材１３内に収容される。尚、本実施形態では、前記流通孔２１，２２は絞り通路となっており、流通孔２１の開口面積は、流通孔２２の開口面積よりも小さいものとされている。
【００３３】
このように構成された流入・流出手段２０では、袋状部材１９が圧縮されると、流通孔２１及び流体管路２３を介して袋状部材１９内の空気が大気中に流出する。また、電磁弁２７を開弁した状態では、袋状部材１９が圧縮状態から形状復元力により自然状態に膨張するに伴い、大気中の空気が流体管路２４及び流通孔２２を介して袋状部材１９内に流入することとなる。そして、袋状部材１９に対する空気の入出に際しては、絞り通路としての流通孔２１，２２によって、流体抵抗が生じることとなる。この場合、流通孔２１の開口面積は小さいので、袋状部材１９からの空気の流出抵抗は比較的大きい。逆に、流通孔２２の開口面積は比較的大きいので、袋状部材１９への空気の流入抵抗は比較的小さい。
【００３４】
尚、前記電磁弁２７は、これを開閉制御する制御装置１０と併せて、本発明における膨張制御手段を構成するものである。
【００３５】
次に、本実施形態で、ロボット１を移動させるための脚体３の基本的な動作制御について説明する。尚、この動作制御は、本願出願人による特開平１０−２７７９６９号公報等にて詳細に説明されているので、ここでは概要を説明する。
【００３６】
ロボット１の上体２に搭載されている前記制御装置１０は、図４のフローチャートに示す処理を所定の制御サイクルで実行する。すなわち、制御装置１０は、まず、ロボット１の歩容（脚体３の足運びの形態）の切替りタイミングであるか否かを判断する（ＳＴＥＰ１）。ここで、歩容の切替りタイミングは、支持脚の切替りタイミングであり、例えば遊脚側の脚体３が着床した時（本実施形態では、該脚体３の足平機構６の袋状部材１９が接地した時）のタイミングである。このタイミングの判断は、例えば前記６軸力センサ１５の出力等に基づいてなされる。
【００３７】
そして、ＳＴＥＰ１で歩容の切替りタイミングである場合には、制御装置１０は、制御処理用時刻ｔを「０」に初期化した後（ＳＴＥＰ２）、外部から与えられるロボット１の動作指令や、ロボット１のあらかじめ定められた移動計画（どのようなタイミングでロボット１をどのように動かすか等を定めた計画）に基づいて、歩容パラメータを更新する（ＳＴＥＰ３）。ここで、歩容パラメータは、ロボット１の１歩分の目標歩容を規定するパラメータであり、例えば、歩行、走行等のロボット１の移動モード、ロボット１の移動時の歩幅、移動速度（歩行周期）等のパラメータである。また、ロボット１の目標歩容は、上体２の目標位置及び姿勢の軌道、各脚体３の足平機構６の目標位置及び姿勢の軌道、目標全床反力（両脚体３，３にそれぞれ作用する床反力の合力の目標値）、目標ＺＭＰ（全床反力の作用点の目標位置）の軌道等から構成されるものである。尚、目標ＺＭＰは、より詳しくは、上体２の目標位置及び姿勢の軌道、及び各脚体３の足平機構６の目標位置及び姿勢の軌道により定まるロボット１の目標運動パターンに応じてロボット１に作用する慣性力と重力との合力に動的に平衡するような全床反力（該合力と同一作用線上の全床反力）の作用点の目標位置であり、その全床反力の鉛直方向軸回りのモーメント以外のモーメント（水平方向の軸回りのモーメント）が「０」になるような床上の点（Zero Moment Point）の目標位置である。
【００３８】
制御装置１０は、上記のようにＳＴＥＰ３で新たな歩容パラメータを設定した後、あるいは、前記ＳＴＥＰ１で歩容の切替りタイミングでない場合には、ＳＴＥＰ４の処理を実行し、現在の制御サイクルにおける目標歩容としての瞬時目標歩容を現在設定されている歩容パラメータに基づいて求める。すなわち、現在設定されている歩容パラメータにより規定されるロボット１の１歩分の目標歩容のうち、現在の制御サイクル（現在時刻ｔ）における目標歩容（現在時刻ｔにおける上体２の目標位置及び姿勢、各足平機構６の目標位置及び姿勢、目標全床反力、目標ＺＭＰ）が瞬時目標歩容として求められる。
【００３９】
次いで、制御装置１０は、ＳＴＥＰ５において、複合コンプライアンス動作の制御処理を実行し、ＳＴＥＰ４で求めた瞬時目標歩容のうち、各足平機構６の目標位置及び姿勢を修正する。この複合コンプラインアンス動作の処理では、上体２の目標姿勢（目標傾斜角度）と、図示しないジャイロセンサや加速度センサ等の出力により検出される上体２の実傾斜角度との偏差に応じて、上体２をその目標姿勢に復元させるために目標ＺＭＰ（目標全床反力の作用点）回りに発生させるべき全床反力のモーメント成分（以下、補償全床反力モーメントという）が求められる。ここで、求められる補償全床反力モーメントは、水平方向の軸回りのモーメントであり、ロボット１の前後方向の軸回りのモーメント成分と、左右方向の軸回りのモーメント成分とからなる。そして、制御装置１０は、各脚体３の６軸力センサ１５によりそれぞれ検出される各脚体３毎の実床反力の合力（実全床反力）を、着床状態の足平機構６の接地性を確保することができる範囲内において、上記補償全床反力モーメントと目標全床反力との合力に追従させるように各足平機構６の目標位置及び姿勢を修正する。この場合、目標全床反力の作用点としての前記目標ＺＭＰでは、目標全床反力の水平方向（前後方向及び左右方向）の軸回りのモーメント成分は「０」である。従って、各足平機構６の目標位置及び姿勢の修正は、実全床反力の水平方向の軸回りのモーメント成分を補償全床反力モーメントに追従させるように行われる。尚、このような各足平機構６の目標位置及び姿勢の修正に際しては、各足平機構６の接地時における前記弾性部材１６及び接地部材１７の弾性変形の影響を補償するように、各足平機構６の目標位置及び姿勢が修正される。
【００４０】
次いで、制御装置１０は、前記電磁弁２７の制御処理を実行する（ＳＴＥＰ６）。尚、この制御処理については後述する。
【００４１】
次いで、前記ＳＴＥＰ４で求められた瞬時目標歩容のうちの上体２の目標位置及び姿勢と、ＳＴＥＰ５で修正された各足平機構６の目標位置及び姿勢とから、ロボット１の幾何学モデル（剛体リンクモデル）に基づくキネマティスク演算処理によって、両脚体３，３の各関節７〜９の目標変位量（より詳しくは各関節７〜９の各軸回りの目標回転角）を求める（ＳＴＥＰ７）。そして、制御装置１０は、この求めた目標変位量に各関節７〜９の実変位量を追従させるように、各関節７〜９を駆動する電動モータ（図示しない）のトルクを制御する（ＳＴＥＰ８）。尚、この場合、各関節７〜９の実変位量（各関節７〜９の各軸回りの実回転角）は、各関節７〜９に備えられるロータリエンコーダ等により検出される。さらに、制御装置１０は、制御処理用時刻ｔを所定時間Δｔ（制御サイクルの周期に相当する時間）だけ増加させ（ＳＴＥＰ９）、図４の処理を終了する。
【００４２】
以上のような制御装置１０の制御処理により、ロボット１は、その姿勢の安定性を自律的に確保しながら、目標歩容に追従するようにして移動することとなる。
【００４３】
一方、前記ＳＴＥＰ６では、制御装置１０は、図５のフローチャートに示すように、各脚体３毎に、その脚体３に対応して備えられた前記電磁弁２７を制御する。
【００４４】
制御装置１０は、まず、現在設定されている歩容パラメータ（ロボット１の移動モードや、歩幅、移動速度等）に応じて、脚体３が着床状態から離床状態に移行した直後に袋状部材１９を圧縮状態に維持する時間（期間）を規定する圧縮状態保持時間Ｔholdと、その圧縮状態の維持の解除後に電磁弁２７を開弁制御する時間（期間）を規定する開弁時間Ｔopenとを設定する（ＳＴＥＰ１１）。この場合、基本的には、ロボット１の移動速度が速いほど、圧縮状態保持時間Ｔholdは短い時間に設定される。また、開弁時間Ｔopenは、基本的には、ロボット１の移動速度が速いほど、長い時間に設定される。但し、これらの圧縮状態保持時間Ｔhold及び開弁時間Ｔopenの和は、脚体３が離床状態に維持される時間よりも短い時間である。
【００４５】
さらに、制御装置１０は、現在設定されている歩容パラメータに基づいて、脚体３が支持脚期となる時間Ｔsup（足平機構６が接地部材１７もしくは袋状部材１９を介して接地した状態に維持される時間。以下、支持脚時間Ｔsupという）を求める（ＳＴＥＰ１２）。
【００４６】
次いで、制御装置１０は、現在時刻ｔ（歩容の切替り目からの経過時間）が、０≦ｔ＜Ｔsup＋Ｔholdの期間内にあるか否か、すなわち、脚体３の足平機構６の袋状部材１９がほぼ接地し始めた時（支持脚期の開始時）から、該脚体３の支持脚期の終了後、前記圧縮状態保持時間Ｔholdが経過するまでの期間内にあるか否かを判断する（ＳＴＥＰ１３）。このとき、０≦ｔ＜Ｔsup＋Ｔholdである場合には、制御装置１０は、電磁弁２７を閉弁制御する（ＳＴＥＰ１４）。
【００４７】
一方、ＳＴＥＰ１３で、０≦ｔ＜Ｔsup＋Ｔholdでない場合、すなわち、脚体３の支持脚期の終了後、さらに圧縮状態保持時間Ｔholdが経過した後の状態である場合には、制御装置１０は、現在時刻ｔが、Ｔsup＋Ｔhold≦ｔ＜Ｔsup＋Ｔhold＋Ｔopenであるかか否かを判断する（ＳＴＥＰ１５）。このとき、Ｔsup＋Ｔhold≦ｔ＜Ｔsup＋Ｔhold＋Ｔopenである場合には、制御装置１０は、電磁弁２７を開弁制御する（ＳＴＥＰ１６）。また、制御装置１０は、Ｔsup＋Ｔhold≦ｔ＜Ｔsup＋Ｔhold＋Ｔopenでない場合（この場合は基本的には、離床状態の脚体３の着床動作により、該脚体３の袋状部材１９が再び接地する少し前の状態である）には、電磁弁２７を閉弁制御する（ＳＴＥＰ１７）。
【００４８】
上述のような電磁弁２７の制御によって、図６のタイミングチャートに示すように、電磁弁２７は、脚体３の支持脚期の開始時から、支持脚期の終了後、前記圧縮状態保持時間Ｔholdが経過するまで、該支持脚期の全時間を含めて、閉弁保持される。従って、この状態では、前記袋状部材１９内には大気中の空気は流入できない。また、電磁弁２７は、脚体３の遊脚期（袋状部材１９を含めて足平機構６の全体が床Ａから離反した状態）において、開弁時間Ｔopenだけ開弁保持され、この状態では、袋状部材１９内には、流体管路２４を通って大気中の空気が袋状部材１９内に流入可能である。
【００４９】
次に、前記着床衝撃緩衝装置１８の作動及び効果を説明する。前述した制御装置１０の制御処理によるロボット１の移動時に、遊脚側の脚体３（離床状態の脚体３）の着床動作の際には、まず、前記袋状部材１９が接地する。そして、脚体３の着床動作の進行に伴い該袋状部材１９に作用する床反力により、袋状部材１９が圧縮される。
【００５０】
このとき、袋状部材１９が圧縮されるに伴い、該袋状部材１９内の空気が圧縮・加圧され、前記流通孔２１及び流体管路２３を介して流出する。そして、このとき、空気の流出抵抗が流通孔２１で発生する。これにより脚体３の運動エネルギーが減衰する。また、この場合、圧縮性流体である空気のばね性によって、脚体３の運動エネルギーの一部が該空気の弾性エネルギーに変換されて吸収され、さらにその弾性エネルギーが、袋状部材１９からの空気の流出抵抗によって消散する。これにより、袋状部材１９を介して脚体３に作用する床反力の瞬時的な急変を避けつつ、脚体３の着床動作時の衝撃荷重（着床衝撃）が軽減される。この場合、袋状部材１９は変形自在で、床Ａの形状に沿って変形して圧縮されるため、床Ａの形状や着床直前の足平機構６の姿勢の影響をさほど受けることなく着床衝撃を軽減することができると共に、袋状部材１９の破損等も生じ難い。
【００５１】
尚、袋状部材１９は、足平機構６がその前部及び後部の接地部材１７を介して接地する状態（脚体３の着床動作が完了した状態）になるまで圧縮される。
【００５２】
続いて、脚体３の離床動作によって、袋状部材１９は、自身の形状復元力により膨張しようとするが、前述のように電磁弁２７は、脚体３の支持脚期の終了後、前記圧縮状態保持時間Ｔholdが経過するまで閉弁保持されている。このため、脚体３の離床動作の開始直後に足平機構６が接地部材１７を介して接地している状態はもちろん、足平機構６の接地部材１７が床Ａから離反してから、圧縮状態保持時間Ｔholdが経過するまでは、袋状部材１９には、大気中の空気が流入できない。従って、該袋状部材１９は、足平機構６が着床状態から離床状態に移行した後、前記圧縮状態保持時間Ｔholdが経過するまで膨張しない。
【００５３】
そして、足平機構６が完全に床Ａから離反して、前記圧縮状態保持時間Ｔholdが経過すると、前記電磁弁２７が、前記開弁時間Ｔopenだけ開弁保持される。このとき、袋状部材１９は、自身の自然状態への復元力により膨張しつつ、その内部に大気中の空気が流体管路２４を介して流入する。この場合、開弁時間Ｔopenは、袋状部材１９が自然状態に膨張するまでに要する時間以下の時間に設定されている。従って、開弁時間Ｔopenの経過時における膨張状態の袋状部材１９の高さは、開弁時間Ｔopenに応じたものとなる。そして、このように袋状部材１９が膨張した状態で、脚体３の着床動作が再び行われ、前述のようにその着床動作の際の着床衝撃が軽減される。
【００５４】
以上説明したような本実施形態の着床衝撃緩衝装置１８の作動により、各脚体３の着床動作の際の着床衝撃を軽減することができる。この場合、本実施形態では、脚体３の着床状態では、袋状部材１９に空気が流入することはなく、該袋状部材１９が膨張することがない。このため、袋状部材１９の箇所に床反力を作用させることなく、足平機構６の着床状態での姿勢制御によって、該足平機構６の所望の部位に集中的に床反力を作用させるようにすることができる。例えば、ロボット１が前のめりに転倒しそうになった時に、足平機構６の前端側に床反力を集中させるようにすることができる。この結果、ロボット１の姿勢の安定化を容易に図ることができる。尚、これに関して、補足説明をすると、仮に脚体３の着床状態で電磁弁２７を開弁したままにしておくと、袋状部材１９には、大気中の空気が流入しようとする（袋状部材１９が常に膨らもうとする）ため、該袋状部材１９の箇所には常に床反力が作用することとなる。このため、足平機構６の所望の部位に床反力を集中させることができず、足平機構６の着床状態における姿勢制御によるロボット１の姿勢の安定化に限界が生じやすくなる。これに対して、本実施形態の着床衝撃緩衝装置１８では、上述のようにロボット１の姿勢の安定化の限界を高めることができる。
【００５５】
さらに、袋状部材１９は、脚体３が着床状態から離床状態に移行した直後まで、圧縮状態に維持されるため、脚体３の足平機構６が床Ａから離反するときに、袋状部材１９が膨張して、床Ａに接地してしまうようなことがない。この結果、脚体３の離床動作の際につまづきを生じたりすることなく、円滑に脚体３の離床動作を行なうことができる。そして、この場合、脚体３が離床状態に移行した直後に袋状部材１９を圧縮状態に維持する時間、すなわち、前記圧縮状態保持時間Ｔholdは、ロボット１の移動速度が速いほど、短いので、必要最低限の時間に留めることができる。そのため、その後に、袋状部材１９を膨張させるための時間を十分に確保することができる。
【００５６】
また、本実施形態では、脚体３の離床状態で袋状部材１９が膨張するときの袋状部材１９の高さの上限、すなわち、脚体３の着床動作直前における袋状部材１９の高さ（これは袋状部材１９の圧縮方向のサイズである）が、前記開弁時間Ｔopen（袋状部材１９に空気を流入させる時間）によって規定される。そして、この開弁時間Ｔopenは、歩容パラメータに応じて設定され、基本的には、ロボット１の移動速度が速いほど、長い時間に設定される。このため、ロボット１の移動速度が速いほど、脚体３の着床動作の直前の袋状部材１９の高さが高くなる。従って、ロボット１の移動速度が速いほど、脚体３の着床動作の際の袋状部材１９の圧縮量が大きくなる。その結果、着床衝撃緩衝装置１８による着床衝撃の軽減効果をロボット１の歩容形態に適したものにすることができ、ロボット１の歩容形態によらずに、円滑に着床衝撃を軽減することができる。
【００５７】
また、本実施形態の着床衝撃緩衝装置１８は、次のような効果も奏することができる。すなわち、袋状部材１９内に対して入出する流体は圧縮性流体の空気であるため、着床衝撃緩衝装置１８を軽量に構成することができる。さらに、脚体３の着床動作の際に、袋状部材１９内の圧力が瞬時に増加することがなく、ある程度の時定数を有して立ち上がるため、床反力の急変を避けることができる。また、袋状部材１９の圧縮時に該袋状部材１９から流出する空気は大気中に放出されると共に、該袋状部材１９の膨張時には大気中から新たな空気が該袋状部材１９内に流入するため、袋状部材１９からの空気の流出抵抗に伴う発熱が袋状部材１９内に蓄積することがない。つまり、着床衝撃緩衝装置１８の放熱性が良く放熱器等の発熱対策機器を備える必要がない。
【００５８】
また、脚体３の着床動作の際にばねとして機能する袋状部材１９内の空気のばね定数は、袋状部材１９の接地直後の圧縮に伴い小さくなるため、前述の複合コンプライアンス動作の制御の効果を高めることができる。すなわち、ロボット１の複合コンプライアンスの動作の制御では、前述したように、実全床反力の水平方向の軸回りのモーメント成分（以下、ここでは、実全床反力モーメントという）を、そのモーメント成分の目標値としての補償全床反力モーメント（補償全床反力モーメントが「０」である場合も含む）に追従させるように各足平機構６の位置及び姿勢が修正される。そして、このような複合コンプライアンス動作制御は、床Ａに傾きがあるような場合であっても、足平機構６の着床位置及び姿勢を床Ａ面になじませ、ロボット１の姿勢の安定性を確保するためのものである。この場合、前記実全床反力モーメントの補償全床反力モーメントへの追従性を高めるためには、複合コンプライアンス動作制御におけるコンプライアンスゲイン、すなわち、実全床反力モーメントと補償全床反力モーメントとの間の偏差の変化に対する足平機構６の目標着床位置及び姿勢の変化量（足首関節９の回転角の変化量）を大きくすることが好ましい。但し、上記コンプライアンスゲインを大きく採ると、一般には、複合コンプラインス動作制御のループゲイン（これは、概ね、上記コンプライアンスゲインと、足平機構６が有するばね機構（前記接地部材１７、弾性部材１６、及び着床衝撃緩衝装置１８）のトータル的なばね定数との積に比例する）が大きくなって、制御系が不安定になりやすい。
【００５９】
しかるに、本実施形態の着床衝撃緩衝装置１８の袋状部材１９内の空気のばね定数は、袋状部材１９の接地直後の圧縮に伴い小さくなるため、上記ループゲインが小さくなる。その結果、前記コンプライアンスゲインを高めても、複合コンプライアンス動作制御の安定性を確保することができる。従って、実全床反力モーメントの補償全床反力モーメントへの追従性を高めることができ、ひいては、ロボット１の姿勢の安定性の確保を高めることができる。
【００６０】
次に、本発明の第２実施形態を図７を参照して説明する。図７は本実施形態の要部の作動を説明するためのフローチャートである。尚、本実施形態は、前記第１実施形態のものと、前記電磁弁２７の制御処理の一部のみが相違するものであるので、前記第１実施形態と同一の参照符号を用いる。そして、第１実施形態と同一構成部分については説明を省略する。
【００６１】
前記第１実施形態では、時刻情報のみに基づいて電磁弁２７の開閉のタイミングを決めるようにしたが、ロボット１の脚体３の着床動作時の実際の接地タイミング（足平機構６の袋状部材１９が接地するタイミング）が予定時刻よりも遅れた場合には、制御装置１０は速やかに脚体３を着床させるために、足平機構６を積極的に下降させる。このため、該足平機構６の着床動作時に通常よりも大きな着床衝撃が発生しやすくなる。
【００６２】
本実施形態は、このような事態に対処するものであり、制御装置１０は、前記図４のＳＴＥＰ６において、図７のフローチャートに示すように電磁弁２７を制御する。すなわち、本実施形態では、制御装置１０は、前記第１実施形態における図５のＳＴＥＰ１１，１２の処理と同一の処理をＳＴＥＰ２１，２２で実行した後、ＳＴＥＰ２３において、現在時刻ｔが０≦ｔ＜Ｔsupであるか否か、すなわち、現在時刻ｔが脚体３の支持脚期内にあるか否かを判断する。このとき、０≦ｔ＜Ｔsupである場合には、制御装置１０は、さらに、脚体３の足平機構６がその接地部材１７もしくは袋状部材１９を介して実際に接地しているか否かを判断する（ＳＴＥＰ２４）。この判断は、例えば前記６軸力センサ１５の出力に基づいてなされる。そして、このＳＴＥＰ２４で、足平機構６が接地している場合には、電磁弁２７を閉弁制御する（ＳＴＥＰ２５）。また、ＳＴＥＰ２４で足平機構６が接地していない場合には、電磁弁２７を開弁制御する（ＳＴＥＰ２６）。
【００６３】
また、ＳＴＥＰ２３において、０≦ｔ＜Ｔsupでない場合には、制御装置１０は、次に、前記第１実施形態における図５のＳＴＥＰ１５と同じ判断処理、すなわち、現在時刻ｔがＴsup＋Ｔhold≦ｔ＜Ｔsup＋Ｔhold＋Ｔopenであるか否かの判断をＳＴＥＰ２７で実行する。そして、この判断結果に応じて、前記第１実施形態と同様に電磁弁２７の開閉制御をＳＴＥＰ２８又はＳＴＥＰ２９で実行する。尚、この場合、本実施形態では、ＳＴＥＰ２７でＴsup＋Ｔhold≦ｔ＜Ｔsup＋Ｔhold＋Ｔopenでない状態は、Ｔsup≦ｔ＜Ｔsup＋Ｔholdである状態が含まれる。従って、Ｔsup≦ｔ＜Ｔsup＋Ｔholdである状態では、前記第１実施形態と同様に、電磁弁２７がＳＴＥＰ２９で閉弁制御される。
【００６４】
上述のような電磁弁２７の開閉制御によって、脚体３の支持脚期において足平機構６が接地部材１７もしくは袋状部材１９を介して接地している場合、すなわち、目標歩容による予定通りに脚体３の離床・着床動作が行われている場合には、前記第１実施形態と全く同様に、電磁弁２７の開閉制御がなされる。従って、この場合には、本実施形態の着床衝撃緩衝装置１８による作動及び効果は、前記第１実施形態と同一である。
【００６５】
一方、脚体３の支持脚期（０≦ｔ＜Ｔsup）において足平機構６が接地部材１７もしくは袋状部材１９を介して接地していない場合、すなわち、例えば脚体３の着床動作時に該脚体３の袋状部材１９が接地すべき時刻にまだ該袋状部材１９が接地していないような場合には、電磁弁２７が開弁制御される。尚、この場合、電磁弁２７は必ずしも全開状態にする必要はなく、例えば半開状態に制御するようにしてもよい。
【００６６】
このように、電磁弁２７が開弁制御されるため、脚体３の離床状態における前記開弁時間Ｔopenの経過時に電磁弁２７が閉じられることで膨張が中断された袋状部材１９が再び膨張しつつ、該袋状部材１９の内部に空気が流入し、該袋状部材１９の高さが増加する。その結果、脚体３の足平機構６を速やかに接地させるべく該足平機構６を下降させても、脚体３の着床衝撃を確実に軽減することができる。
【００６７】
次に、本発明の第３実施形態を図８及び図９を参照して説明する。図８は本実施形態の着床衝撃緩衝装置を備えた足平機構の要部を模式化して示した図、図９は本実施形態の要部の作動を説明するためのフローチャートである。尚、本実施形態では、足平機構は、着床衝撃緩衝装置に係わる構成を除いて前記第１実施形態のものと同一であり、図８では、足平機構の要部構成のみを記載している。また、本実施形態の説明では、前記第１実施形態と同一構成部分もしくは同一機能部分については、第１実施形態と同一の参照符号を用い、説明を省略する。
【００６８】
図８を参照して、本実施形態では、足平プレート部材１２の底面に取着された袋状部材１９の内部の底面部には、プレート部材２８が固設され、このプレート部材２８から上方に向かって延設されたロッド部材２９が足平プレート部材１２を上下方向（袋状部材１９の圧縮方向）に摺動自在に貫通して、該足平プレート部材１２の上側に突出している。従って、該ロッド部材２９の突出部分の長さ（以下、突出量という）は、袋状部材１９が圧縮されるに伴い、大きくなり、袋状部材１９の高さに応じたものとなる。そして、該ロッド部材２９の突出部分には、その突出量、ひいては、袋状部材１９の高さ（袋状部材１９の圧縮方向のサイズ）を検出するためのセンサとして、リニアポテンショメータ３０が装着されており、このリニアポテンショメータ３０の出力信号は、前記第１実施形態のものと同一構成の流入・流出手段２０の電磁弁２７の開閉制御を前記制御装置１０により行うために、該制御装置１０に入力されるようになっている。以上説明した以外の構成（電磁弁２７の開閉制御以外の制御装置１０の制御処理を含む）は、前記第１実施形態と同一である。
【００６９】
また、本実施形態では、前記制御装置１０は、前記図４のＳＴＥＰ６において、図９のフローチャートに示すように電磁弁２７を制御する。すなわち、制御装置１０は、まず、現在設定されている歩容パラメータ（ロボット１の移動モードや、歩幅、移動速度等）に応じて、前記第１実施形態で説明した前記圧縮状態保持時間Ｔholdと、脚体３の離床状態で袋状部材１９を膨張させるときの該袋状部材１９の上限の高さの目標値Ｈcmd（以下、目標膨張高さＨcmdという）とを設定する（ＳＴＥＰ３１）。この場合、圧縮状態保持時間Ｔholdの設定の仕方は、前記第１実施形態と同一である。また、目標膨張高さＨcmdは、基本的には、ロボット１の移動速度が速いほど、大きな高さに設定される。但し、本実施形態では目標膨張高さＨcmdは袋状部材１９の自然状態での高さ以下の高さである。
【００７０】
さらに、制御装置１０は、前記第１実施形態における図５のＳＴＥＰ１２と同様に、現在設定されている歩容パラメータに基づいて、脚体３が支持脚期となる支持脚時間Ｔsupを求める（ＳＴＥＰ３２）。
【００７１】
次いで、制御装置１０は、現在時刻ｔ（歩容の切替り目からの経過時間）が、０≦ｔ＜Ｔsup＋Ｔholdの期間内にあるか否かを判断し（ＳＴＥＰ３３）。このとき、０≦ｔ＜Ｔsup＋Ｔholdである場合には、制御装置１０は、電磁弁２７を閉弁制御する（ＳＴＥＰ３４）。このＳＴＥＰ３３，３４の処理は、前記第１実施形態の図５のＳＴＥＰ１３，１４の処理と同一である。
【００７２】
一方、ＳＴＥＰ３３で０≦ｔ＜Ｔsup＋Ｔholdでない場合には、制御装置１０は、さらに、前記リニアポテンショメータ３０の出力により袋状部材１９の現在の袋状部材１９の実際の高さＨactを検出し（ＳＴＥＰ３５）、この検出した高さＨactを前記目標膨張高さＨcmdと比較する（ＳＴＥＰ３６）。そして、制御装置１０は、Ｈact＜Ｈcmdである場合には、電磁弁２７を開弁制御し（ＳＴＥＰ３７）、Ｈact≧Ｈcmdである場合には、電磁弁２７を閉弁制御する（ＳＴＥＰ３８）。
【００７３】
上述のような電磁弁２７の開閉制御により、脚体３の着床状態と、その着床状態から離床状態への移行直後において袋状部材１９が圧縮状態に維持されることは前記第１実施形態と全く同様である。
【００７４】
一方、本実施形態では、脚体３の離床状態における電磁弁２７の開弁後の袋状部材１９の膨張時には、袋状部材１９の実際の高さＨactが歩容パラメータに応じて設定された目標膨張高さＨcmdになったときに、電磁弁２７が閉弁制御されて、袋状部材１９への空気の流入が遮断される。その結果、ロボット１の着床前の袋状部材１９の高さは目標膨張高さＨcmdに制御される。従って、前記第１実施形態と同様に、着床衝撃緩衝装置１８による着床衝撃の軽減効果をロボット１の歩容形態に適したものにすることができ、ロボット１の歩容形態によらずに、円滑に着床衝撃を軽減することができる。そして、この場合、袋状部材１９の高さが確実にロボット１の歩容形態に応じた目標膨張高さＨcmdに制御されるので、着床衝撃の軽減効果を良好に確保することができる。
【００７５】
次に、本発明の第４実施形態を図１０を参照して説明する。図１０は本実施形態の要部の作動を説明するためのフローチャートである。尚、本実施形態は、前記第３実施形態のものと、前記電磁弁２７の制御処理の一部のみが相違するものであるので、前記第１実施形態と同一の参照符号を用いる。そして、第３実施形態と同一構成部分については説明を省略する。
【００７６】
本実施形態は、前記第２実施形態と同様に、脚体３の足平機構６が予定時刻よりも遅れて接地する場合を考慮したものである。そして、前記制御装置１０は、前記図４のＳＴＥＰ６において、図１０のフローチャートに示すように電磁弁２７を制御する。すなわち、制御装置１０は、前記第３実施形態における図９のＳＴＥＰ３１，３２の処理と同一の処理をＳＴＥＰ４１，４２で実行した後、ＳＴＥＰ４３において、現在時刻ｔが０≦ｔ＜Ｔsupであるか否か、すなわち、現在時刻ｔが脚体３の支持脚期内にあるか否かを判断する。このとき、０≦ｔ＜Ｔsupである場合には、制御装置１０は、さらに、脚体３の足平機構６がその接地部材１７もしくは袋状部材１９を介して実際に接地しているか否かを判断する（ＳＴＥＰ４４）。この判断は、例えば前記６軸力センサ１５の出力に基づいてなされる。そして、このＳＴＥＰ４４で、足平機構６が接地している場合には、電磁弁２７を閉弁制御する（ＳＴＥＰ４５）。
【００７７】
また、ＳＴＥＰ４４で足平機構６が接地していない場合には、制御装置１０は、現在設定されている目標膨張高さＨcmdを増加させる（ＳＴＥＰ４６）。この場合、目標膨張高さＨcmdの増加量は例えばあらかじめ定めた単位増加量とする。さらに、制御装置１０は、前記リニアポテンショメータ３０の出力により袋状部材１９の現在の袋状部材１９の実際の高さＨactを検出し（ＳＴＥＰ４７）、この検出した高さＨactを目標膨張高さＨcmdと比較する（ＳＴＥＰ４８）。そして、制御装置１０は、Ｈact＜Ｈcmdである場合には、電磁弁２７を開弁制御し（ＳＴＥＰ４９）、Ｈact≧Ｈcmdである場合には、電磁弁２７を閉弁制御する（ＳＴＥＰ４５）。
【００７８】
一方、前記ＳＴＥＰ４３において現在時刻ｔが０≦ｔ＜Ｔsupでない場合には、制御装置１０は、次に、現在時刻ｔがＴsup≦ｔ＜Ｔsup＋Ｔholdであるか否かを判断する（ＳＴＥＰ５０）。このとき、Ｔsup≦ｔ＜Ｔsup＋Ｔholdである場合には、制御装置１０は、電磁弁２７を閉弁制御する（ＳＴＥＰ５１）。また、Ｔsup≦ｔ＜Ｔsup＋Ｔholdでない場合には、制御装置１０は、前述したＳＴＥＰ４７からの処理を実行し、袋状部材１９の実際の高さＨactと目標膨張高さＨcmdとの比較に基づいて電磁弁２７を開閉制御する。 以上説明した電磁弁２７の開閉制御によって、脚体３の支持脚期において足平機構６が接地部材１７もしくは袋状部材１９を介して接地している場合、すなわち、目標歩容による予定通りに脚体３の離床・着床動作が行われている場合には、前記第３実施形態と全く同様に、電磁弁２７の開閉制御がなされる。従って、この場合には、本実施形態の着床衝撃緩衝装置１８による作動及び効果は、前記第３実施形態と同一である。
【００７９】
一方、脚体３の支持脚期（０≦ｔ＜Ｔsup）において足平機構６が接地部材１７もしくは袋状部材１９を介して接地していない場合、すなわち、例えば脚体３の着床動作時に該脚体３の袋状部材１９が接地すべき時刻にまだ該袋状部材１９が接地していないような場合には、目標膨張高さＨcmdが増加されて、電磁弁２７が開弁制御される。そして、このとき、電磁弁２７の開弁、すなわち、袋状部材１９への空気の流入は、袋状部材１９の実際の高さが増加された目標膨張高さＨcmdになるまで実行される。これにより袋状部材１９の高さが本来の歩容形態に応じた高さよりも大きくなるように該袋状部材１９が膨張される。但し、本実施形態では、袋状部材１９内に流入する空気は大気圧の空気であるため、袋状部材１９の膨張時の高さの上限は、該袋状部材１９の自然状態での高さである。
【００８０】
このように、脚体３の着床動作時に該脚体３の袋状部材１９が接地すべき時刻にまだ該袋状部材１９が接地していないような場合には、袋状部材１９の内部に空気を流入させて袋状部材１９の高さを増加させるので、脚体３の足平機構６を速やかに接地させるべく該足平機構６を下降させても、脚体３の着床衝撃を確実に軽減することができる。
【００８１】
尚、前記第３及び第４実施形態では、袋状部材１９の高さＨactをリニアポテンショメータ３０により検出するようにしたが、レーザ光等を用いた測距センサにより検出するようにしてもよい。また、袋状部材１９の膨張時の内部の圧力は、一般に、袋状態部材１９の高さと相関性を有するので、袋状部材１９内の圧力を圧力センサにより検出し、その検出圧力に基づいて電磁弁２７の開閉制御を行うことで、袋状部材１９の膨張時の高さを制御するようにしてもよい。
【００８２】
また、以上説明した第１〜第４実施形態では、袋状部材１９を圧縮状態に維持したり、あるいは、袋状部材１９の膨張時の高さを制御するために、袋状部材１９への空気の流入を電磁弁２７を介して制御することで行うようにしたが、袋状部材１９の膨縮の制御のために、例えば、図１１に示すような機構的手段あるいは図１２に示すような電磁的手段を用いるようにしてもよい。尚、これらの図１１，１２では、前記図８と同様、足平機構６の要部構成のみを記載している。
【００８３】
図１１に示す例では、前記第３実施形態のものと同様に、袋状部材１９の内部の底面部にプレート部材３１が固設され、このプレート部材３１から上方に向かって延設されたロッド部材３２が足平プレート部材１２を上下方向（袋状部材１９の圧縮方向）に摺動自在に貫通して、該足平プレート部材１２の上側に突出している。そして、このロッド部材３２にワンウェイクラッチ機構３３が装着されており、該ワンウェクラッチ機構３３は、袋状部材１９の圧縮方向（ロッド部材３２が上動する方向）ではロッド部材３２を移動自在とすると共に、袋状部材１９の膨張方向（ロッド部材３２が下動する方向）では、前記制御装置１０から与えられる指令等により、ロッド部材３２を係止（ロック）可能としている。このような機構を備えた場合には、脚体３の着床動作により、袋状部材１９が圧縮状態となった後（足平機構６がその前部及び後部の接地部材１７を介して接地した後）、脚体３が着床状態から離床状態に移行した直後（前記第１〜第４実施形態でその離床状態への移行直後に電磁弁２７を閉弁状態から開弁状態に切換えるタイミング）まで、ロッド部材３２をワンウェイクラッチ機構３３により係止することで、前記第１〜第４実施形態と同様に袋状部材１９を圧縮状態に維持することができる。この場合、ロッド部材３２を係止することで、袋状部材１９をより確実に圧縮状態に維持することができる。さらに、脚体３の離床状態においては、前記第１〜第４実施形態で電磁弁２７を開弁状態から閉弁状態に切換えるタイミングで、ワンウェイクラッチ機構３３によりロッド部材３２を係止することで、袋状部材１９の高さをより確実に所望の高さに制御することができる。
【００８４】
また、図１２に示す例では、袋状部材１９の内部の底面部には、プレート状の磁性体３４が固設され、該袋状部材１９の内部の上面部（足平プレート部材１２の下面部）には、電磁石３５が固設されている。このような電磁手段を備えた場合には、脚体３の着床動作により、袋状部材１９が圧縮状態となった後（足平機構６がその前部及び後部の接地部材１７を介して接地した後）、脚体３が着床状態から離床状態に移行した直後（前記第１〜第４実施形態でその離床状態への移行直後に電磁弁２７を閉弁状態から開弁状態に切換えるタイミング）まで、電磁石３５により磁性体３４に対して吸着力を生ぜしめることにより、袋状部材１９をより確実に圧縮状態に維持することができる。
【００８５】
次に、本発明の第５実施形態を図１３〜図１５を参照して説明する。図１３は本実施形態の着床衝撃緩衝装置を備えた足平機構の要部を模式化して示した図、図１４は本実施形態の要部の作動を説明するためのフローチャート、図１５は本実施形態の要部の作動を説明するためのタイミングチャートである。尚、本実施形態では、足平機構は、着床衝撃緩衝装置に係わる構成を除いて前記第１実施形態のものと同一であり、図１３では、足平機構の要部構成のみを記載している。また、本実施形態の説明では、前記第１実施形態と同一構成部分もしくは同一機能部分については、第１実施形態と同一の参照符号を用い、説明を省略する。
【００８６】
図１３を参照して、本実施形態の着床衝撃緩衝装置１８では、足平プレート部材１２の底面に取着された袋状部材１９の内部に連通して袋状部材１９側から導出された流体管路３５と、この流体管路３５に設けられて前記制御装置１０により開度を制御可能な電磁比例弁３６とからなる流入・流出手段３７を備えている。また、袋状部材１９の内部には、圧力センサ３８が備えられ、さらに、足平プレート部材１２上には、袋状部材１９の高さを検出する測距センサ３９が備えられている。該測距センサ３９は、例えば、レーザ光を用いて袋状部材１９の高さを検出するものである。これらのセンサ３８，３９の出力（検出信号）は、制御装置１０に入力される。以上説明した以外の構造は、前記第１実施形態のものと同一である。
【００８７】
また、本実施形態では、前記制御装置１０の制御処理は、図４のＳＴＥＰ６の処理のみが前記第１実施形態のものと相違しており、このＳＴＥＰ６では、各脚体３毎に、図１４のフローチャートに示すように前記電磁比例弁３６を制御するようにしている。
【００８８】
すなわち、制御装置１０は、まず、現在時刻ｔがｔ＝０であるか否か、すなわち、脚体３の支持脚期の開始タイミングであるか否かを判断し（ＳＴＥＰ６１）、ｔ＝０である場合には、現在の歩容パラメータに応じて袋状部材１９内の目標圧Ｐcmdと、該袋状部材１９の目標高さＨＨcmdの経時変化のパターンを設定する（ＳＴＥＰ６２）。この場合、目標圧Ｐcmd及び目標高さＨＨcmdのパターンは、例えば、それぞれ図１５（ａ），（ｂ）に示すように設定される。
【００８９】
より具体的には、目標高さＨＨcmdは、支持脚期の開始直後（足平機構６の袋状部材１９の接地直後）の期間Ｔａ（この期間は、基本的には、足平機構６がその前部及び後部の接地部材１７を介して完全に接地するまでの期間である）では、初期値ＨＨcmd0から「０」まで単調に減少していくように設定される。そして、上記期間Ｔａの経過時から、脚体３の遊脚期の初期（脚体３が着床状態から離床状態に移行した直後）までの期間Ｔｂにおいて、目標高さＨＨcmdは「０」に維持される。尚、ＨＨcmd＝０は、足平機構６がその前部及び後部の接地部材１７を介して接地して袋状部材１９が完全に圧縮された状態での袋状部材１９の高さを意味する。さらに、該期間Ｔｂの経過時から、遊脚期の終了時までは、目標高さＨＨcmdが所定値ＨＨcmd1まで増加され、最終的に該所定値ＨＨcmd1に維持される。ここで、該所定値ＨＨcmd1は、前記第３及び第４実施形態における目標高さＨcmdに相当するものである。さらに、支持脚期の開始時における目標高さＨＨcmdの初期値ＨＨcmd0は、該支持脚期の前の遊脚期における最終的な目標高さＨＨcmd（ＨＨcmd1）に相当するものである。この場合、遊脚期における最終的な目標高さＨＨcmd1や、期間Ｔｂの長さ等が前記第１〜第４実施形態と同様に、ロボット１の移動速度等に応じたものに設定される。
【００９０】
また、目標圧Ｐcmdは、基本的には、脚体３の支持脚期の初期の前記期間Ｔａにおいて、「０」から一時的に増加した後、「０」まで減少するように設定される。そして、期間Ｔａの経過後は、遊脚期の終了時まで、Ｐcmd＝０に維持される。尚、Ｐcmd＝０は、袋状部材１９内の圧力が大気圧と同等であることを意味する。この場合、目標圧Ｐcmdの遊脚期における最大値等が歩容パラメータに応じたものに設定され、基本的には、ロボット１の移動速度が速いほど、目標圧Ｐcmdの最大値は大きくなるように設定される。
【００９１】
上述のように目標圧Ｐcmd及び目標高さＨＨcmdの経時変化のパターンを設定した後、あるいは、ＳＴＥＰ１でｔ＝０でない場合には、制御装置１０は、次に、上記パターンに基づいて、現在時刻ｔにおける瞬時目標圧Ｐcmd及び瞬時目標高さＨＨcmdを求める（ＳＴＥＰ６３）。
【００９２】
次いで、制御装置１０は、袋状部材１９内の実圧力Ｐactを前記圧力センサ３８により検出すると共に、袋状部材１９の実際の高さＨactを前記測距センサ３９により検出した後（ＳＴＥＰ６４）、足平機構６が袋状部材１９もしくは接地部材１７を介して接地しているか否かを判断する（ＳＴＥＰ６５）。この判断は、例えば前記６軸力センサ１５あるいは圧力センサ３８による実圧力Ｐactの検出値に基づいて行われる。
【００９３】
そして、足平機構６が接地している場合には、制御装置１０は、前記ＳＴＥＰ６３で求めた瞬時目標圧Ｐcmd及び瞬時目標高さＨＨcmdと、ＳＴＥＰ６４で検出した袋状部材１９内の実圧力Ｐact及び袋状部材１９の実際の高さＨactとに基づいて、前記電磁比例弁３６の開度を制御する（ＳＴＥＰ６６）。この場合、制御装置１０は例えば、次式（１）により、電磁比例弁３６の開度（以下、弁開度という）を決定して、その弁開度に電磁比例弁３６を制御する。
【００９４】
弁開度＝k1・（Ｐact−Ｐcmd）＋k2・（Ｈact−ＨＨcmd） ……（１）
【００９５】
ここで、式（１）中のk1，k2はあらかじめ定めた正のゲイン係数である。また、式（１）の右辺の計算結果が負の値になったときには、強制的に弁開度＝０（電磁比例弁３６の閉弁状態）とする。
【００９６】
また、ＳＴＥＰ６５において、足平機構６が接地していない場合には、制御装置１０は、前記ＳＴＥＰ６３で求めた瞬時目標高さＨＨcmdと、ＳＴＥＰ６４で検出した袋状部材１９の実際の高さＨactとに基づいて、前記電磁比例弁３６の開度を制御する（ＳＴＥＰ６７）。この場合、制御装置１０は、例えば次式（２）により、弁開度を決定して、その弁開度に電磁比例弁３６を制御する。
【００９７】
弁開度＝−k3・（Ｈact−ＨＨcmd） ……（２）
【００９８】
ここで、式（２）中のk3はあらかじめ定めた正のゲイン係数である。また、式（２）の右辺の計算結果が負の値になったときには、強制的に弁開度＝０（電磁比例弁３６の閉弁状態）とする。
【００９９】
上述のような電磁比例弁３６の弁開度の制御、換言すれば、袋状部材１９への空気の流入制御により、足平機構６（袋状部材１９を含む）の接地状態、すなわち、脚体３の支持脚期では、基本的には、袋状部材１９内の実圧力Ｐactと袋状部材１９の実際の高さＨactとがそれぞれ、概ね目標圧Ｐcmd及び目標高さＨＨcmdのパターンに追従するように変化する。また、足平機構６の非接地状態、すなわち、脚体３の遊脚期では、袋状部材１９の実際の高さＨactが、目標高さＨＨcmdのパターンに追従するように変化する。そして、この場合、目標高さＨＨcmdのパターンは、前述のように設定されているので、袋状部材１９は、脚体３の着床動作による圧縮後、該脚体３が着床状態から離床状態に移行した直後まで、基本的には圧縮状態に維持される。さらに、脚体３の遊脚期では、ロボット１の歩容形態を規定する歩容パラメータに応じた高さまで袋状部材１９が膨張する。従って、前記第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。さらに、本実施形態では、足平機構６の接地状態において、袋状部材１９内の実圧力Ｐactも歩容パラメータに応じた目標圧Ｐcmdに概ね追従するように制御されるため、着床衝撃緩衝装置１８による着床衝撃の軽減効果を、ロボット１の歩容形態に適したものにすることができる。
【０１００】
尚、本実施形態では、足平機構６の接地状態において、前記式（１）により電磁比例弁３６の弁開度を決定するようにしたが、例えば、次式（３）あるいは式（４）により弁開度を決定するようにしてもよい。
【０１０１】
弁開度＝k1・（Ｐact−Ｐcmd）−k2・ＨＨcmd ……（３）
【０１０２】
弁開度＝−k1・Ｐc md＋k2・（Ｈact−ＨＨcmd） ……（４）
【０１０３】
これらの式（３）、（４）を用いた場合においても、脚体３の支持脚期では、基本的には、袋状部材１９内の実圧力Ｐactと袋状部材１９の実際の高さＨactとを、それぞれ、概ね目標圧Ｐcmd及び目標高さＨＨcmdのパターンに追従するように変化させることができる。
【０１０４】
尚、本実施形態では、目標圧Ｐcmd及び目標高さＨＨcmdのパターンを設定するようにしたが、例えば目標高さＨＨcmdのパターンのみを設定し、これに袋状部材１９の実際の高さＨactを追従させるように電磁比例弁３６を制御するようにしてもよい。この場合には、脚体３の支持脚期及び遊脚期のいずれにおいても、例えば前記式（２）により電磁比例弁３６の弁開度を決定するようにすればよい。
【０１０５】
以上説明した第１〜第５実施形態では、袋状部材１９を足平プレート部材１２の底面側に備えたものを示したが、袋状部材１９を例えば足平プレート部材１２と足首関節９との間に設けるようにしてもよい。この場合の実施形態を第６実施形態として図１６を参照して説明する。図１６は本実施形態の着床衝撃緩衝装置を備えた足平機構の側面示の断面図である。尚、本実施形態は、前記第１実施形態のものと、足平機構の一部の構成と着床衝撃緩衝装置の一部の構成のみが相違するものであるので、前記第１実施形態と同一構成部分もしくは同一機能部分については、該第１実施形態と同一の参照符号を用い、説明を省略する。
【０１０６】
本実施形態では、足平機構６の上面部には、前記第１実施形態のものと同様に断面方形状の筒部材１３が固設されており、筒部材１３内に、前記第１実施形態の袋状部材と同様の樽型形状で上方に開口した袋状部材１９（可変容積体）が収容されている。この場合、袋状部材１９の底面部は、筒部材１３内で足平プレート部材１２に固着されている。また、筒部材１３内には、袋状部材１９の上側で、有底の可動筒部材４０が収容され、この可動筒部材４０は、筒部材１３の内周面に沿って上下動自在に設けられている。そして、該可動筒部材４０の底部に前記袋状部材１９の開口端部が固設されている。従って、可動筒部材４０は、袋状部材１９を介して足平プレート部材１２に連結されている。さらに、可動筒部材４０の底部には、二つの流通孔４１，４２が袋状部材１９の内部に連通して穿設されている。これらの流通孔４１，４２は絞り通路となっている。
【０１０７】
また、可動筒部材４０の内部には、その内周面に沿ってほぼ上下方向に可動な可動プレート４３が収容され、この可動プレート４３は、その下面の周縁部がばね、ゴム等の弾性材からなる複数の弾性部材４４（図ではばねとして記載している）を介して可動筒部材４０の底部に連結されている。そして、この可動プレート４３の上面部に６軸力センサ１５を介して脚体３の足首関節９が連結されている。
【０１０８】
また、前記流通孔４１，４２を含む流体・流出手段２０が設けられたいる。この流体・流出手段２０は、その基本構成は、前記第１実施形態のものと同一であり、流通孔４１に接続されて該流通孔４１から導出された流体管路２３と、この流体管路２３に設けられた逆止弁２５と、流通孔４２に接続されて該流通孔４２から導出された流体管路２４と、この流体管路２４に設けられた逆止弁２６及び電磁弁２７とを備えるものである。そして、流体管路２３，２４の先端部は大気側に開放されている。この流入・流出手段２０と、前記袋状部材１９とにより本実施形態の着床衝撃緩衝装置１８が構成されている。
【０１０９】
尚、本実施形態では、袋状部材１９は、脚体３の離床状態において、足平プレート部材１２等の重量により袋状部材１９が伸びて可動筒部材４０が筒部材１３から抜け落ちることがないように、図示の膨張状態（自然状態）以上には伸び難い弾性材により構成されている。もしくは、構造的に可動筒部材４０が筒部材１３から抜け落ちないようになっている。以上説明した以外の構成（前記制御装置１０の制御処理を含む）は、前記第１実施形態のものと同一である。
【０１１０】
上述のように構成された本実施形態の着床衝撃緩衝装置１８では、脚体３の着床動作の際に、該脚体３の足平機構６が接地部材１７を介して接地すると、袋状部材１９が圧縮されつつ、該袋状部材１９内の空気が流通孔４１を介して流出する。このとき、流通路４１は絞り通路であるので、流出抵抗を生じる。このような本実施形態の着床衝撃緩衝装置１８の作動により、脚体３の着床動作の際の着床衝撃が前記第１及び第２実施形態のものと同様に軽減される。また、前記第１実施形態と同様に電磁弁２７を開閉制御することにより、袋状部材１９の圧縮後、足平機構６が着床状態から離床状態に移行する直後まで、袋状部材１９が圧縮状態に維持される。さらに、足平機構６の離床状態では、袋状部材１９は、所望の高さまで膨張する。これにより、前記第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【０１１１】
尚、本実施形態では、前記第１実施形態と同様に袋状部材１９への空気の流入制御を行うものを示したが、前記第２〜第４実施形態と同様に袋状部材１９への空気の流入を制御するようにすることも可能である。
【０１１２】
また、本実施形態では、可変容積体として袋状部材１９を備えたが、例えば、前記筒部材１３を円筒状（シリンダチューブ状）に形成すると共に、可動筒部材４０をピストン状に形成し、筒部材１３内における可動筒部材４０の下側の空間の可変容積体として構成するようにすることも可能である。
【０１１３】
さらに、前記第１〜第６の各実施形態では、可変容積体に対して入出させる流体を空気としたものを示したが、本発明は、該流体は作動油等の液体であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態における脚式移動ロボットの基本構成を示す側面図。
【図２】本発明の第１実施形態の着床衝撃緩衝装置を備えた足平機構の側面示の断面図。
【図３】図２の足平機構の底面側から見た平面図。
【図４】図１の脚式移動ロボットの動作制御の処理を示すフローチャート。
【図５】図２の足平機構の着床衝撃緩衝装置の作動を説明するためのフローチャート。
【図６】図２の足平機構の着床衝撃緩衝装置の作動を説明するためのタイミングチャート。
【図７】本発明の第２実施形態の着床衝撃緩衝装置の作動を説明するためのフローチャート。
【図８】本発明の第３実施形態の着床衝撃緩衝装置を備えた足平機構の要部の模式図。
【図９】本発明の第３実施形態の着床衝撃緩衝装置の作動を説明するためのフローチャート。
【図１０】本発明の第４実施形態の着床衝撃緩衝装置の作動を説明するためのフローチャート。
【図１１】本発明の第１〜第４実施形態に係わる変形態様におえる足平機構の要部の模式図。
【図１２】本発明の第１〜第４実施形態に係わる変形態様におえる足平機構の要部の模式図。
【図１３】本発明の第５実施形態の着床衝撃緩衝装置を備えた足平機構の要部の模式図。
【図１４】図１３の足平機構の着床衝撃緩衝装置の作動を説明するためのフローチャート。
【図１５】図１３の足平機構の着床衝撃緩衝装置の作動を説明するためのタイミングチャート。
【図１６】本発明の第６実施形態の着床衝撃緩衝装置を備えた足平機構の側面示の断面図。
【符号の説明】
１…脚式移動ロボット（二足移動ロボット）、３…脚体、６…足平機構、１０…制御装置（膨張制御手段）、１８…着床衝撃緩衝装置、１９…袋状部材（可変容積体）、２０…流入・流出手段、２７…電磁弁（膨張制御手段）、３６…電磁比例弁（膨張制御手段）。

Claims (7)

1. 足平機構の接地面部を介してそれぞれ接地可能な複数の脚体の離床・着床動作により移動する脚式移動ロボットにおいて、各脚体の着床動作の際に床反力を受けて圧縮されると共に少なくとも該脚体の離床動作により該床反力を受けなくなったときには膨張し得るように該脚体の足平機構に設けられ、その膨縮に伴い内部に流体を入出可能な可変容積体と、各脚体の離床状態で該可変容積体を膨張させつつ該可変容積体に流体を流入させると共に前記床反力による該可変容積体の圧縮に伴い該可変容積体から流体を流出させる流入・流出手段とを備え、該流入・流出手段による前記可変容積体内の流体の流出の際に流出抵抗を発生させるようにした着床衝撃緩衝装置であって、
   前記各脚体の離床状態での前記可変容積体の膨張時に、前記流入・流出手段による可変容積体への前記流体の流入量を前記脚式移動ロボットの歩容形態に応じて制御することにより前記可変容積体の圧縮方向の高さを該歩容形態に応じた所定の高さに制御する膨張制御手段を備えたことを特徴とする脚式移動ロボットの着床衝撃緩衝装置。
2. 前記流体は圧縮性流体であることを特徴とする請求項１記載の脚式移動ロボットの着床衝撃緩衝装置。
3. 前記可変容積体は、前記各脚体の着床動作の際に該脚体の足平機構の接地面部に先行して接地するように該脚体の足平機構の底面側に設けられた変形自在な袋状部材により構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の脚式移動ロボットの着床衝撃緩衝装置。
4. 前記膨張制御手段は、前記各脚体の離床状態における前記可変容積体への前記流体の流入時間に基づき該可変容積体の圧縮方向の高さが所定の高さに膨張したか否かを判断し、
   該可変容積体の高さが所定の高さに膨張したと判断したとき、前記流入・流出手段による可変容積体への流体の流入を遮断せしめることを特徴とする請求項1〜３のいずれか１項に記載の脚式移動ロボットの着床衝撃緩衝装置。
5. 前記可変容積体の圧縮方向の高さに応じて変化する物理量を検出するセンサを備えており、前記膨張制御手段は、該センサの検出データに基づき該可変容積体の圧縮方向の高さが所定の高さに膨張したか否かを判断し、該可変容積体の圧縮方向の高さが所定の高さに膨張したと判断したとき、前記流入・流出手段による可変容積体への流体の流入を遮断せしめることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の脚式移動ロボットの着床衝撃緩衝装置。
6. 前記各脚体の足平機構が接地しているか否かを検知するためのセンサが備えられており、前記膨張制御手段は、前記脚式移動ロボットの目標歩容に応じて定まる各脚体の着床の予定時刻にて前記センサにより前記足平機構の接地が検知されないとき、前記可変容積体の圧縮方向の高さを大きくするように前記流入・流出手段による該可変容積体への流体の流入を制御することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の脚式移動ロボットの着床衝撃緩衝装置。
7. 前記可変容積体の圧縮方向における高さを検出するセンサを備えており、前記膨張制御手段は、前記脚式移動ロボットの歩容形態に応じて前記可変容積体の膨張状態における該可変容積体の圧縮方向の目標高さの経時変化パターンを設定し、前記センサにより検出される可変容積体の圧縮方向の高さが前記目標高さの経時変化パターンに沿って変化するように前記流入・流出手段による可変容積体の流体の流出・流入を制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の脚式移動ロボットの着床衝撃緩衝装置。

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