JP4490210B2 - 運動体の制御システム - Google Patents

Description

本発明は、モータを動力源として運動する運動体を制御するシステムに関する。

従来、主制御ユニットが通信線を介してモータ制御ユニットにモータにより駆動されるアームロボット等の運動体の関節の目標角度を送信し、モータ制御ユニットが運動体の関節角度がこの目標角度に一致するように当該モータへの供給電力を制御することで、この運動体の作動が制御されている。

また、脚式移動ロボットの動力源としてのモータへの供給電流が所定範囲内にないことを、このモータの異常として検知する技術的手法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。さらにサーボモータを動力源とするアームを有するロボットにおいて、モータに過電流が供給される等の異常を精度よく検知するため、モータ指令値に応じてモータ電流の閾値を可変的に設定する技術的手法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００３−２１１３７９号公報 ０１０２段落等 特開２００１−０２２４４６号公報 ０００５段落等

しかし、ロボット内のネットワークにおける外乱ノイズ混入等のため、主制御ユニットからモータ制御ユニットへの目標角度の通信が一時的に遮断する等の異常が生じた場合、次のような不都合が生じる。この不都合について図６を用いて説明する。

時刻ｔ_１で当該通信が遮断すると、図６（ａ）に示されているように主制御ユニットにより設定される１次目標角度θ_Ｔ１が連続的に変化しているにもかかわらず、図６（ｂ）に示されているようにモータ制御ユニットが記憶保持している２次目標角度θ_Ｔ２が時刻ｔ_１における値θ_Ｔ２（ｔ_１）に維持される。

その後、時刻ｔ_２で当該通信が復活すると図６（ｂ）に示されているように２次目標角度θ_Ｔ２にステップ状の変化δθ_Ｔ（＝θ_Ｔ２（ｔ_２）−θ_Ｔ２（ｔ_１））が生じる。このとき、変化δθ_Ｔを解消して実角度θを２次目標角度θ_Ｔ２に一致させるために、図６（ｃ）に示されているようにモータ電流Ｉが時刻ｔ_２から時刻ｔ_３までの間、高さδＩのパルス状に変化する。これにより、図６（ｄ）に示されているように実角度θは主制御ユニットにより設定された１次目標角度θ_Ｔ１に一致するように制御される。

このようにモータへの供給電流がパルス状に変化するため、ロボットの運動パターンが予期せぬものとなり、その後のロボットの挙動に悪影響をもたらすおそれがある。また、制御システムによりモータへの電力供給に異常が発生したものと判断されてモータへの電力供給が停止され、ロボットの作動が停止させられるおそれがある。

そこで、本発明は、モータの作動を制御するための制御ユニットの通信に一時的に異常が生じた場合でも、モータ及びこれを動力源とするロボット等の運動体の挙動を適切に制御し得るシステムを提供することを解決課題とする。

本発明は、モータを動力源とする運動体の関節回りの運動を制御するため、前記運動体の制御系電源から制御系電線を介して供給される電力により機能を発揮する制御ユニットとして、関節回りに運動しうる前記運動体又はその動力源としてのモータの１次目標出力を設定する主制御ユニットと、前記主制御ユニットから第１通信線を介して前記１次目標出力を受信するとともに、最新の前記１次目標出力を２次目標出力として記憶保持した上で、前記運動体又は前記モータの出力が前記２次目標出力に一致するように駆動系電源から駆動系電線を介して前記モータに供給される電力を調節する第１副制御ユニットとを備える制御システムに関する。

運動体の関節部分に、制御系電線、駆動系電線及び第１通信線等が配線される場合、関節の動き易さの確保や当該関節部分のコンパクト化のため、当該関節部分の配線は可能な限りまとまっていることが好ましい。従って、駆動系電源とモータとを結ぶ駆動系電線、制御系電源と第１副制御ユニットとを結ぶ制御系電線、及び主制御ユニットと第１副制御ユニットとを結ぶ第１通信線が関節部分に密接して配線される場合がある。この場合、駆動系電線からノイズが発生したり、当該関節部分の運動により第１通信線が外力を受けること等のため、前記のように主制御ユニットから第１副制御ユニットへのモータの目標出力の通信が遮断される可能性が高い。このため、運動体の挙動を適切に制御する必要性が非常に高い。

そこで、前記課題を解決するための本発明の運動体の制御システムは、前記２次目標出力の変化量を変数として測定する変数測定手段と、前記変数測定手段により測定された前記変数の絶対値が閾値を超えているか否かを判定する判定手段と、前記判定手段により前記変数の絶対値が前記閾値を超えていると判定された後で前記第１副制御ユニットにより調節される前記駆動系電源から前記モータへの供給電力を、当該供給電力の変化量が抑制されるように補正する補正手段とを備えていることを特徴とする。

本発明の運動体の制御システムによれば、２次目標出力の変化量（変数）の絶対値が閾値を超える程度に大きく変化した場合、当該変化後のモータへの供給電力が、当該供給電力の変化量が抑制されるように補正される。これにより、主制御ユニットと第１副制御ユニットとの第１通信線を介した通信に一時的に異常が生じて変数の絶対値が閾値を超えた場合でも、モータへの供給電力の急激な変化が抑制される。

従って、本発明の運動体の制御システムによれば、主制御ユニット及び第１副制御ユニットの通信に一時的に異常が生じたときでも、モータ及びそれを動力源とする運動体の挙動を適切に制御することができる。

また、本発明の運動体の制御システムは、前記補正手段が、前記変数測定手段により測定された前記変数の大小に応じて定まる補正継続時間にわたり、前記駆動系電源から前記モータへの供給電力を、当該供給電力の変化量が抑制されるように補正することを特徴とする。

本発明の運動体の制御システムによれば、２次目標出力、すなわち、第１副制御ユニットが有するモータの最新の目標出力の変化量の大きさに応じて、モータへの供給電力の変化量を確実に抑制するために十分に長い時間にわたり当該モータへの供給電力が補正され得る。

さらに、本発明の運動体の制御システムは、前記変数の絶対値が前記閾値を超えた旨の前記判定手段による判定結果をユーザに対して通知する通知手段を備えていることを特徴とする。

本発明の運動体の制御システムによれば、変数の絶対値が閾値を超えた旨の判定手段による判定結果が通知手段を通じてユーザに通知される。従って、主制御ユニット及び第１副制御ユニットを結ぶ第１通信線の通信に異常が生じたことをユーザに認識させるとともに、当該第１通信線の配線状態の調節等、この異常を解消するための対処をユーザに促すことができる。

また、本発明の運動体の制御システムは、前記運動体の物理量に応じた出力信号をセンサから受信するとともに、当該出力信号を第２通信線を介して前記主制御ユニットに送信する第２副制御ユニットを前記制御ユニットとして備え、前記主制御ユニットが前記第２副制御ユニットから前記センサの出力信号を受信するとともに、当該出力信号に応じた前記物理量を記憶保持した上で、最新の前記物理量に基づいて前記１次目標出力を設定することを特徴とする。

本発明の制御システムによれば、主制御ユニットにより運動体の物理量に基づいて１次目標出力が設定されるので、当該物理量に鑑みて適切にモータの作動及び運動体の運動が制御され得る。

また、運動体の関節部分において当該関節部分の動き易さ確保等のために第１及び第２通信線が電線等と密接して配線されている場合、ノイズや外力等の原因によって第１通信線の通信のみならず第２通信線の通信にも異常が生じる可能性が高くなる。第２通信線の通信に異常が生じた場合、主制御ユニットにより記憶保持されている最新の物理量が大きく変化する可能性がある。このため、第１通信線の通信が正常であっても、主制御ユニットにより設定される１次目標出力が大きく変化する可能性がある。

しかるに、この場合、第１通信線の通信に異常が生じた場合と同様に、第１副制御ユニットが記憶保持している２次目標出力が大きく変化するので、前記のようにモータへの供給電力が、当該供給電力の変化量が抑制されるように補正される。従って、第２通信線の通信に異常が生じた場合でも、運動体の運動が適切に制御され得る。

さらに本発明の運動体の制御システムは、歩行用の脚体を有するロボットを制御対象である前記運動体とすることを特徴とする。

本発明の運動体の制御システムによれば、モータの出力が目標出力に一致するように当該モータの作動が制御されることで、運動体であるロボットの脚体による歩行動作が制御される。

ロボットが有する歩行用の脚体の関節部分に第１通信線等が密接して配線されている場合、脚体が接地時に受ける床反力によって第１通信線が衝撃を受け、この第１通信線の通信に異常が生じる可能性がある。また、脚体の接地箇所の静電気や電位の影響によりノイズが発生し、脚体の関節部分に配線された第１通信線の通信に異常が生じる可能性もある。従って、ロボットの歩行動作を適切に制御する必要性が非常に高い。

しかるに、本発明の運動体の制御システムによれが、脚体が接地時に受ける床反力や、脚体の接地箇所の電位等のために通信異常が生じた場合でも、前記のようにロボットの歩行動作を適切に制御することができる。

本発明の運動体の制御システムの実施形態について図面を用いて説明する。

図１に示されている制御システムは、複数の制御ユニット１００を備えるとともに、図２に示されている脚式移動ロボット（以下「ロボット」という。）２００を制御対象とする。

複数の制御ユニット１００には、主制御ユニット１１０、第１制御ユニット１１１、第２制御ユニット１１２、第１副制御ユニット１２１及び第２副制御ユニット１２２が含まれている。制御システムは、センサ１３２と、モータ１３１と、バッテリ１４０と、制御系電源１４２と、駆動系電源１４１と、通知ユニット１５０とを備えている。各制御ユニット１００はＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、信号入力回路、信号出力回路等により構成されている。

主制御ユニット１１０、第１制御ユニット１１１及び第２制御ユニット１１２は、通信線（破線で示されている。以下同じ。）を介して通信可能に接続されている。また、主制御ユニット１１０及び第１副制御ユニット１２１は「第１通信線」を介して通信可能に接続されている。さらに主制御ユニット１１０及び第２副制御ユニット１２２は「第２通信線」を介して通信可能に接続されている。第２副制御ユニット１２２とセンサ１３２とは通信線を介して通信可能に接続されている。

また、バッテリ１４０と、制御系電源１４２及び駆動系電源１４１のそれぞれとは電線（一転鎖線で示されている。）により接続されている。さらに駆動系電源１４１と、モータ１３１とは、第２副制御ユニット１２２を経由する駆動系電線（太線で示されている。）を介して接続されている。また、制御系電源１４２と、主制御ユニット１１０、第１制御ユニット１１１、第２制御ユニット１１２、第１副制御ユニット１２１及び第２副制御ユニット１２２のそれぞれとは制御系電線（実線で示されている。）を介して接続されている。

主制御ユニット１１０はロボット２００の上体部２４０に収容され、股関節２１１、膝関節２１２等の各関節の１次目標角度（１次目標出力）θ_Ｔ１を設定する。また、主制御ユニット１１０は第１副制御ユニット１２１及び第２副制御ユニット１２２のそれぞれとの通信等を通じてロボット２００の歩行運動等を制御する。

第１制御ユニット１１１及び第２制御ユニット１１２はそれぞれロボット２００の下肢部２１０及び上肢部２２０に設置され、主制御ユニット１１０に対してロボット２００の目標動作を特定するデータ等を送信する。

第１副制御ユニット１２１はロボット２００の下肢部２１０や上肢部２２０に設置され、主制御ユニット１１０により設定された１次目標角度θ_Ｔ１を第１通信線を介して受信するとともに、２次目標角度（２次目標出力）θ_Ｔ２として記憶保持する。また、第１副制御ユニット１２１は図３に示されている制御ブロック図に従って、駆動系電源１４１からモータ１３１への供給電力を制御することで、モータ１３１の作動を制御する。

具体的には、各関節の目標角度θ_Ｔ（２次目標角度θ_Ｔ２）と実際の角度θとの偏差に位置ゲインＫｐが乗じられることで当該関節の目標角速度ω_Ｔ（＝Ｋｐ（θ_Ｔ−θ））が定められる。また、目標角速度ω_Ｔと角速度ωとの偏差に速度ゲインＫｖが乗じられることで目標トルクＴ_Ｔ（＝Ｋｖ（ω_Ｔ−ω））が定められる。さらに目標トルクＴ_Ｔと関節トルクＴとの偏差に電流ゲインＫｉが乗じられることで目標電流Ｉ_Ｔ（＝Ｋｉ（Ｉ_Ｔ−Ｉ））が定められる。そして、目標電流Ｉ_Ｔがモータ１３１に一致するように、駆動系電源１４１からモータ１３１への供給電流Ｉが調節される。これにより、モータ１３１により駆動される関節角度θが目標角度θ_Ｔに一致するように制御される。この制御ブロック図において、Ｌ、Ｒ、Ｋｔ、及びＪｍはそれぞれモータ１３１のインダクタンス、内部抵抗、逆起電力定数、及びイナーシャである。

また、第１副制御ユニット１２１は変数測定部１０１、判定部１０２及び補正部１０３を備えている。

変数測定部１０１は、第２目標角度θ_Ｔ２、すなわち第１副制御ユニット１２１が主制御ユニット１１０から受信した最新の１次目標角度θ_Ｔ１の変化量δを変数として測定する。判定部１０２は変数測定部１０１により測定された変数δの絶対値が閾値εを超えているか否かを判定する。補正部１０３は判定部１０２により変数δの絶対値が閾値εを超えていると判定された後で第１副制御ユニット１２１により調節される駆動系電源１４１からモータ１３１への供給電流（供給電力）を、この電流の変化量が抑制されるように補正する。

第２副制御ユニット１２２はロボット２００の下肢部２１０や上肢部２２０に設置され、センサ１３２から出力される測定信号を受信した上で、主制御ユニット１１０に送信する。また、第２副制御ユニット１２２はセンサ１３２との通信により、当該センサ１３２のキャリブレーション（零点調整）等の調整を行う。

モータ１３１はロボット２００の下肢部２１０や上肢部２２０に設置され、その出力軸を介して直接的に、又はその出力軸からワイヤやプーリ等を有する動力伝達機構（図示略）を介して間接的に、下肢部２１０の股関節２１１、膝関節２１２及び足関節２１３、上肢部２２０の肩関節２２１、肘関節２２２及び手根関節２２３、手部２３０の３つの指節間関節２３１、２３２及び２３３、及び上体部２４０の首関節２４２に対して回動力を付与する。なお、モータ１３１は、前記関節以外に運動の自由度を有する関節に対して回動力を付与してもよい。

センサ１３２には、ロボットの足関節２１３の部分に設置され、足関節２１３の直交する３軸方向の並進力及び３軸回りのモーメントに応じた測定信号を出力する６軸力センサ、股関節２１１や膝関節２１２の回転角度に応じた測定信号を出力するロータリエンコーダ、モータ１３１への供給電流（供給電力）を測定する電流センサ等が含まれている。

バッテリ１４０は上体部２４０に収容され、Ｎｉ−Ｚｎバッテリや、Ｎｉ−ＭＨバッテリ、リチウムイオンバッテリ等により構成されている。駆動系電源１４１は上体部２４０に収容され、バッテリ１４０から供給された電力を、駆動系電線（図１／太線参照）を介してモータ１３１に供給する。制御系電源１４２は上体部２４０に収容され、バッテリ１４０から供給された電力を、制御系電線（図１／実線参照）を介して各制御ユニット１００に供給する。

通知ユニット１５０はロボット２００の上体部２４０の背面に設置され、変数δの絶対値が閾値εを超えた旨の判定部１０２による判定結果がコードやメッセージ等の形で表示される。

ロボット２００では、関節の動き易さの確保や当該関節部分のコンパクト化のため、配線は可能な限りまとまっている必要がある。このため、股関節２１１の部分では、上体部２４０に収用されている主制御ユニット１１０と、下肢部（歩行用の脚体）２１０に設置されている第１制御ユニット１１１、第１副制御ユニット１２１及び第２副制御ユニット１２２のそれぞれとを接続する通信線、第１通信線及び第２通信線（図１／破線参照）、上体部２４０に収容されている駆動系電源１４１と、下肢部２１０に設置されているモータ１３１のそれぞれとを接続する駆動系電線（図１／太線参照）及び上体部２４０に収容されている制御系電源１４２と、下肢部２１０に設置されている第１副制御ユニット１２１及び第２副制御ユニット１２２のそれぞれとを接続する制御系電線（図１／実線参照）が密接して配線されている。このように通信線等が密接して配線されているのは膝関節２１２や肩関節２２１の部分でも同様である。

次に前記構成の制御システムの機能について図４〜図５を用いて説明する。

第１制御ユニット１１１及び第２制御ユニット１１２のうち一方又は両方が、歩行動作、走行動作、椅子への座り動作等、ロボット２００が目標とする動作を、通信線を介して主制御ユニット１１０に送信する。また、第２副制御ユニット１２２がセンサ１３２から関節角度θやモータ電流Ｉ等の物理量に応じた出力信号を受信した上で、第２通信線を介して主制御ユニット１１０に送信する。主制御ユニット１１０が、目標動作及びセンサ１３２の出力信号に応じた物理量をそのメモリに記憶保持した上で、最新の目標動作及び物理量に基づいて股関節２１１、膝関節２１２等の各関節の１次目標角度θ_Ｔ１を設定する（図６（ａ）参照）。

続いて、主制御ユニット１１０により設定された１次目標角度θ_Ｔ１が、主制御ユニット１１０から第１通信線を介して第１副制御ユニット１２１に送信される。第１副制御ユニット１２１は主制御ユニット１１０から受信した最新の１次目標角度θ_Ｔ１を２次目標角度θ_Ｔ２としてそのメモリに記憶保持する。

そして、第１副制御ユニット１２１が図３に示されている制御ブロック図に従って、各関節の角度θが２次目標角度θ_Ｔ２に一致するようにモータ１３１への供給電流Ｉを制御する。

モータ１３１への供給電流Ｉが制御されている間、変数測定部１０１は２次目標角度θ_Ｔ２の変化量δを変数として周期的に測定する（図４／Ｓ１０１）。変数δは、次式（１）に従って決定される。

δ＝∫ｄｔ・δθ／δｔ ・・（１）。

式（１）で時間積分は変数測定部１０１の測定周期にわたり行われる。２次目標角度θ_Ｔ２が、図６（ｂ）に示されているようにステップ状に変化した場合、変数δは「δθ_Ｔ２」と測定されるが、これは式（１）におけるδθ／δｔがδθ_Ｔ２・δ（ｔ）（デルタ関数）のように近似されうるためである。

また、判定部１０２が、変数測定部１０１により測定された変数δの絶対値が閾値εを超えているか否かを判定する（図４／Ｓ１０２）。

判定部１０２により変数δの絶対値がε以下であると判定された場合（図４／Ｓ１０２・・ＹＥＳ）、図３に示されている制御ブロック図における速度ゲインＫｖがその初期値Ｋ_０に設定される（図４／Ｓ１０３）。そして、第１副制御ユニット１２１が当該速度ゲインＫｖを用いて駆動系電源１４１からモータ１３１への供給電流Ｉを制御することで、当該モータ１３１の作動を制御する（図４／Ｓ１０４）。これにより、ロボット２００の動作が、その各関節角度θが２次目標角度θ_Ｔ２に一致するように制御される。

一方、判定部１０２により変数δの絶対値が閾値εを超えていると判定された場合（図４／Ｓ１０２・・ＮＯ）、タイマ（図示略）が計測するその判定時刻からの経過時間ｔが０に設定されるとともに（図４／Ｓ１０５）、補正部１０３により正の係数αと変数δの絶対値との積が補正継続時間τとして設定される（図４／Ｓ１０６）。また、タイマにより計測される当該時間ｔが補正継続時間τ未満である場合（図４／Ｓ１０７・・ＮＯ）、補正部１０３が次式（２）に従って速度ゲインＫｖを補正する（図４／Ｓ１０９）。

Ｋｖ＝Ｋ_０｛１−（１−ｔ／τ）β｜δ｜｝、βは正の係数 ・・（２）。

そして、第１副制御ユニット１２１が当該速度ゲインＫｖを用いて駆動系電源１４１からモータ１３１への供給電流Ｉを制御することで、当該モータ１３１の作動を制御する（図４／Ｓ１１０）。また、通知ユニット１５０が、第１通信線等の通信に異常が生じた旨を表示する（図４／Ｓ１１１）。さらに時間ｔが５ｍｓ等の所定時間Δｔだけ増加させられ（図４／Ｓ１１２）、この時間ｔが補正継続時間τになるまで、前記のゲイン係数Ｋｖの補正（図４／Ｓ１０９）、補正後のゲイン係数Ｋｖに基づくモータ作動制御（図４／Ｓ１１０）等の処理が実行される。

また、時間ｔが補正継続時間τに達したとき（図４／Ｓ１０７・・ＹＥＳ）、補正継続時間τが０に設定され（図４／Ｓ１０８）、２次目標角度θ_Ｔ２の変化量δの測定（図４／Ｓ１０１）以降の処理が繰り返し実行される。

図６（ｂ）に示されているように２次目標角度θ_Ｔ２が時刻ｔ_２においてステップ状に変化したとき、変数測定部１０１により測定された変数δが閾値εを超えた場合、図５（ａ）に示されているように速度ゲインＫｖが時刻ｔ_２においてステップ状に低下した後、徐々に上昇し、時刻ｔ_２から補正継続時間τが経過したときに初期値Ｋ_０に戻る。

また、速度ゲインＫｖが図５（ａ）に示されているように時刻ｔ_２から補正継続時間τにわたり補正された場合、モータ電流Ｉは図５（ｂ）に示されているように時刻ｔ_２から補正継続時間τにわたりδＩ’だけなだらかに上昇した後でなだらかに下降してもとに戻るように制御される。

これにより、その各関節角度θが２次目標角度θ_Ｔ２に一致するようにロボット２００の歩行動作が制御される。モータ電流Ｉが図５（ｂ）に示されているように制御された場合、各関節角度θが２次目標角度θ_Ｔ２、さらには１次目標角度θ_Ｔ１に一致するように制御される。

ロボット２００の歩行時に、下肢部（脚体）２１０が接地時に受ける床反力によって駆動系電線や制御系電線が衝撃を受けてノイズが発生したり、第１通信線や第２通信線が衝撃を受ける可能性がある。また、下肢部２１０の接地箇所の静電気や電位の影響によりノイズが発生する可能性がある。さらに前記のように、ロボット２００の特に股関節２１１、膝関節２１２、肩関節２２１の部分には、通信線、第１通信線及び第２通信線（図１／破線参照）、駆動系電線（図１／太線参照）及び制御系電線（図１／実線参照）が密接して配線されている。

このため、ロボット２００の歩行時に生じる衝撃やノイズ等の影響により、特に股関節２１１や膝関節２１２の部分で第１通信線や第２通信線の通信に異常が生じる可能性もある。第１通信線の通信に異常が生じた場合、第１副制御ユニット１２１が記憶保持している２次目標角度θ_Ｔ２がその後のロボット２００の制御を不安定とするほどに変化する可能性がある。また、センサ１３１の出力信号や第２通信線の通信に異常が生じた場合、主制御ユニット１１０が記憶保持しているセンサ１３２の出力信号に応じた最新の物理量が大きく変化し、主制御ユニット１１０が設定する１次目標角度θ_Ｔ１そのものがその後のロボット２００の制御を不安定とするほどに変化する可能性がある。従って、ロボット２００の歩行動作を適切に制御する必要性が非常に高い。

前記機能を発揮する本発明の制御システムによれば、変数δ（＝２次目標出力の変化量）の絶対値が閾値εを超える程度に大きく変化した場合、変数δの大小に応じて、モータ電流Ｉの補正継続時間τが設定される（図４／Ｓ１０６参照）。また、補正継続時間τにわたって速度ゲインＫｖが補正される（図４／Ｓ１０９、図５（ａ）参照）。

これにより、主制御ユニット１１０と第１副制御ユニット１２１との第１通信線や第２通信線の通信に一時的に異常が生じて変数δの絶対値が閾値εを超えた場合でも、図６（ｃ）及び図６（ｄ）に示されているようなモータ電流Ｉ及び関節角度θの急激な変化が十分に長い時間にわたりなだらかに抑制される（図４／Ｓ１１０、図５（ｂ）及び図５（ｃ）参照）。そして、モータ１３１及びそれを動力源とするロボット（運動体）２００の歩行動作等の挙動を適切に制御することができる。

さらに変数の絶対値が閾値を超えた旨の判定部１０２による判定結果が通知ユニット１５０を通じてユーザに通知される（図４／Ｓ１１１参照）。従って、第１通信線等の通信に異常が生じたことをユーザに認識させるとともに、当該第１通信線の配線状態の調節等、この異常を解消するための対処をユーザに促すことができる。

なお、前記実施形態では運動体が図２に示されているロボット２００であったが、他の実施形態として運動体がアームを備えた工作用ロボット等、モータを動力源として曲げ伸ばしされ得る関節を備えているあらゆる機械や装置であってもよい。

前記実施形態では主制御ユニット１１０により各関節角度θが１次目標出力として設定されたが、他の実施形態として主制御ユニット１１０により各関節角速度ωや関節回りのトルクＴが１次目標出力として設定されてもよい。

前記実施形態では速度ゲインＫｖが補正されることで、モータ電流Ｉの急激な変化が抑制されたが（図３、図４／Ｓ１０９，Ｓ１１０、図５（ａ）及び図５（ｂ）参照）、他の実施形態として位置ゲインＫｐや電流ゲインＫｉが代替的に又は追加的に補正されることでモータ電流Ｉの変化が抑制されてもよい。

本発明の一実施形態としての制御システムの構成説明図。 本発明の一実施形態としての制御システムの制御対象となるロボットの構成説明図。 モータの作動の制御ブロック図。 本発明の一実施形態としての制御システムの機能説明図。 本発明の一実施形態としての制御システムの機能説明図。 従来のモータ電流制御方法の説明図。

１００‥制御ユニット、１０１‥変数測定部、１０２‥判定部、１０３‥補正部、１１０‥主制御ユニット、１１１‥第１制御ユニット、１１２‥第２制御ユニット、１２１‥第１副制御ユニット、１２２‥第２副制御ユニット、１３１‥モータ１３１‥センサ、１４０‥バッテリ、１４１‥駆動系電源１４１‥制御系電源、１５０‥通知ユニット、２００‥二足歩行ロボット（運動体）、２１０‥下肢部（歩行用の脚体）、２１１‥股関節、２１２‥膝関節、２１３‥足関節、２２０‥上肢部、２２１‥肩関節、２２２‥肘関節、２２３‥手根関節、２３０‥手部、２３１〜２３２‥指節間関節、２４０‥上体部、２４２‥首関節。

Claims (5)

1. モータを動力源とする運動体の関節回りの運動を制御するため、前記運動体の制御系電源から制御系電線を介して供給される電力により機能を発揮する制御ユニットとして、関節回りに運動しうる前記運動体又はその動力源としてのモータの１次目標出力を設定する主制御ユニットと、前記主制御ユニットから第１通信線を介して前記１次目標出力を受信するとともに、最新の前記１次目標出力を２次目標出力として記憶保持した上で、前記運動体又は前記モータの出力が前記２次目標出力に一致するように駆動系電源から駆動系電線を介して前記モータに供給される電力を調節する第１副制御ユニットとを備える制御システムであって、
   前記２次目標出力の変化量を変数として測定する変数測定手段と、
   前記変数測定手段により測定された前記変数の絶対値が閾値を超えているか否かを判定する判定手段と、
   前記判定手段により前記変数の絶対値が前記閾値を超えていると判定された後で前記第１副制御ユニットにより調節される前記駆動系電源から前記モータへの供給電力を、当該供給電力の変化量が抑制されるように補正する補正手段とを備えていることを特徴とする制御システム。
2. 請求項１記載の制御システムにおいて、
   前記補正手段が、前記変数測定手段により測定された前記変数の大小に応じて定まる補正継続時間にわたり、前記駆動系電源から前記モータへの供給電力を、当該供給電力の変化量が抑制されるように補正することを特徴とする制御システム。
3. 請求項１又は２記載の制御システムにおいて、
   前記変数の絶対値が前記閾値を超えた旨の前記判定手段による判定結果をユーザに対して通知する通知手段を備えていることを特徴とする制御システム。
4. 請求項１、２又は３記載の制御システムにおいて、
   前記運動体の物理量に応じた出力信号をセンサから受信するとともに、当該出力信号を第２通信線を介して前記主制御ユニットに送信する第２副制御ユニットを前記制御ユニットとして備え、
   前記主制御ユニットが前記第２副制御ユニットから前記センサの出力信号を受信するとともに、当該出力信号に応じた前記物理量を記憶保持した上で、最新の前記物理量に基づいて前記１次目標出力を設定することを特徴とする制御システム。
5. 請求項１、２、３又は４記載の制御システムにおいて、
   歩行用の脚体を有するロボットを制御対象である前記運動体とすることを特徴とする制御システム。

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