JP4971977B2 - 角運動量の変化率に基づいて脚式ロボットを制御する方法 - Google Patents
角運動量の変化率に基づいて脚式ロボットを制御する方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4971977B2 JP4971977B2 JP2007506551A JP2007506551A JP4971977B2 JP 4971977 B2 JP4971977 B2 JP 4971977B2 JP 2007506551 A JP2007506551 A JP 2007506551A JP 2007506551 A JP2007506551 A JP 2007506551A JP 4971977 B2 JP4971977 B2 JP 4971977B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- robot
- legged robot
- determining
- segment
- center
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 37
- 230000008859 change Effects 0.000 title claims description 29
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 10
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 6
- 238000013461 design Methods 0.000 claims description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 16
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 12
- 230000009471 action Effects 0.000 description 11
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 3
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 3
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 2
- 238000013500 data storage Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 101100347612 Arabidopsis thaliana VIII-B gene Proteins 0.000 description 1
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000009189 diving Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 210000004197 pelvis Anatomy 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000013519 translation Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
- B62D57/00—Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track
- B62D57/02—Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track with ground-engaging propulsion means, e.g. walking members
- B62D57/032—Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track with ground-engaging propulsion means, e.g. walking members with alternately or sequentially lifted supporting base and legs; with alternately or sequentially lifted feet or skid
Description
前記したように、「バランス」という用語は、一般的に、全体的な回転平衡の維持をいう。物体の回転(例えば、ロボットの回転)を測定する一の手法は、その全体的な回転位置を経時的に決定することである。角度位置が経時的に変化する場合には(すなわち、ロボットが角速度を有する場合には)、ロボットは回転している。角度位置は任意の直線に対して測定可能であるが、一実施形態において、角度位置は、ロボットの質量中心(CoM)を通る重力線に対して測定される。
1)ロボットの足は、同一の水平面に置かれている。
2)ロボットは、その足を介してのみ環境と相互作用している(換言すると、力及びモーメントは、足を介してのみロボットに加えられる)。
3)これらのモーメントの鉛直成分は回転の不安定性に寄与しない。
らない。したがって、(Gに対して測定された)そのモーメントはゼロではない。ロボットに作用する他の力(すなわち、重力)のみが(定義により)Gを通るので、他の力はゼ
まわりに時計回りの正味モーメントを有することを示している。したがって、ロボットは、前方に傾く傾向を有する。
表し、AはZRAM点を表す。GRF作用線を移動することは、地面が異なる点で遮られることの原因となり、この点は足支持領域の凸包内にはないことに留意されたい。
である。対象物(例えば、ロボットのセグメント)の重心の角運動量の変化率が物体に作
)である。モーメントが成分によってグループ化される場合には、我々は以下の式を有する。
ト+力の直線成分からのモーメント)=Σ(力の回転成分からのモーメント)+Σ(力の直線成分からのモーメント)
否かを判断することはできない。それを判断するためには、モーメント式を解かなければならない。
一実施形態において、ロボット制御システムは、バランスが回転平衡に強い関連性を有
が決定されて、この値に基づいてロボットに指示して特定の動作を実行させることによりロボットのバランスを維持(または改善)する。
システムは、指令を生成する。この指令は、ロボットに所望の特定の関節トルクをもたらす動作を行わせる。
維持判定基準として、A(ZRAM点)またはPA(実際のGRFの圧力中心であるPとAとの間の距離)を用いることができる。算出された判定基準の値が決定され、制御システムは、この値に基づいて特定の動作を実行するようにロボットに指示することによりロボットのバランスを維持または改善する。
図6は、本発明の一実施形態に係る、角運動量の変化率に基づいて脚式ロボットを制御するための装置を説明するためのブロック図である。装置600は、好ましくは、処理装置610と、主記憶装置620と、データ記憶装置630と、入出力制御部680と、を備え、これらの全ては、通信可能にシステムバス640に連結されている。装置600は、例えば、汎用コンピュータである。
本発明が、任意の実施形態を参照して多数の詳細に関して記述されたが、他の実施形態も可能であることは当業者であれば理解されるであろう。
例えば、他の実施形態は、A.Goswami and V.Kallem,“Rate of Change of Angular Momentum and Balance maintenance of Biped Robots”,Proceedings of the 2004 IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA),New Orleans,Louisiana,April 2004,pp.3785-3790に記述されており、参照により本明細書に組み込まれる。
Claims (20)
- 決定された前記指令は、前記脚式ロボットに支持多角形を大きくさせることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 決定された前記指令は、前記脚式ロボットに支持多角形を大きくさせ、
大きくされた前記支持多角形は、角運動量の変化率がゼロである点を含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 決定された前記指令は、前記脚式ロボットに当該脚式ロボットの重心の位置を変えさせることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 決定された前記指令は、前記脚式ロボットに当該脚式ロボットに作用する合成地面反力を変えさせることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記システムは、
前記閾値を決定すること、
を特徴とする請求項1に記載の方法。 - 前記閾値を決定することは、
ヒトの重心の角運動量の変化率を決定することを含むこと、
を特徴とする請求項6に記載の方法。 - 前記閾値は、
前記脚式ロボットと地面との間の摩擦、前記脚式ロボットのアクチュエータのトルク制限、前記脚式ロボットの設計パラメータ及び前記脚式ロボットの慣性特性を含む一群の因子のうちの1又は複数の因子に基づいていること、
を特徴とする請求項1に記載の方法。 - 前記脚式ロボットは、複数のセグメントを備えており、
前記脚式ロボットの質量中心の位置(G)を決定することは、セグメントの位置を決定することを含むことを特徴とする請求項10に記載の方法。 - 前記脚式ロボットは複数のセグメントを備えており、
前記脚式ロボットの質量中心の位置(G)を決定することは、セグメントの質量を決定することを含むことを特徴とする請求項10に記載の方法。 - 前記脚式ロボットに作用する合成地面反力(R)を決定することは、
力センサを用いることを含むこと、
を特徴とする請求項13に記載の方法。 - 前記セグメントiの角加速度(αi)を決定することは、
加速度計を用いることを含むこと、
を特徴とする請求項18に記載の方法。 - 前記セグメントiの角加速度(αi)を決定することは、
ポジションエンコーダを用いることを含むこと、
を特徴とする請求項18に記載の方法。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US55836704P | 2004-03-31 | 2004-03-31 | |
US60/558,367 | 2004-03-31 | ||
PCT/US2005/010887 WO2005098733A2 (en) | 2004-03-31 | 2005-03-31 | Systems and methods for controlling a legged robot based on rate of change of angular momentum |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007531636A JP2007531636A (ja) | 2007-11-08 |
JP4971977B2 true JP4971977B2 (ja) | 2012-07-11 |
Family
ID=35125745
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007506551A Expired - Fee Related JP4971977B2 (ja) | 2004-03-31 | 2005-03-31 | 角運動量の変化率に基づいて脚式ロボットを制御する方法 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US8060253B2 (ja) |
JP (1) | JP4971977B2 (ja) |
WO (1) | WO2005098733A2 (ja) |
Families Citing this family (39)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100946706B1 (ko) * | 2004-12-14 | 2010-03-12 | 혼다 기켄 고교 가부시키가이샤 | 다리식 이동 로봇 및 그 제어방법 |
US7835822B2 (en) * | 2005-03-30 | 2010-11-16 | Honda Motor Co., Ltd. | Systems and methods for controlling a legged robot using a two-phase disturbance response strategy |
JP5034235B2 (ja) | 2006-01-16 | 2012-09-26 | ソニー株式会社 | 制御システム及び制御方法、並びにコンピュータ・プログラム |
WO2008067404A2 (en) * | 2006-11-29 | 2008-06-05 | Honda Motor Co., Ltd. | Determination of foot placement for humanoid push recovery |
JP4440956B2 (ja) * | 2007-09-12 | 2010-03-24 | トヨタ自動車株式会社 | 脚式ロボット、及びその制御方法 |
JP4392037B2 (ja) * | 2007-09-12 | 2009-12-24 | トヨタ自動車株式会社 | 脚式ロボット、及びその制御方法 |
WO2009067458A1 (en) * | 2007-11-21 | 2009-05-28 | Honda Motor Co., Ltd. | Learning capture points for humanoid push recovery |
US8332068B2 (en) | 2008-12-19 | 2012-12-11 | Honda Motor Co., Ltd. | Intelligent stepping for humanoid fall direction change |
US8369991B2 (en) * | 2008-12-19 | 2013-02-05 | Honda Motor Co., Ltd. | Humanoid fall direction change among multiple objects |
US8781624B2 (en) * | 2009-03-24 | 2014-07-15 | Disney Enterprises, Inc. | Systems and methods for tracking and balancing robots for imitating motion capture data |
JP5379304B2 (ja) | 2009-07-01 | 2013-12-25 | レックス バイオニクス リミテッド | 移動補助器械用制御システム |
US8924015B2 (en) * | 2009-09-14 | 2014-12-30 | Honda Motor Co., Ltd. | Whole-body humanoid control from upper-body task specifications |
KR101097040B1 (ko) | 2009-09-16 | 2011-12-22 | (주)동부로봇 | 보행로봇의 이상보행 교정방법 |
JP5440152B2 (ja) * | 2009-12-22 | 2014-03-12 | トヨタ自動車株式会社 | 脚式ロボットとそのための歩容データ生成方法 |
US9367795B2 (en) * | 2010-02-25 | 2016-06-14 | Honda Motor Co., Ltd. | Momentum-based balance controller for humanoid robots on non-level and non-stationary ground |
FR2964055B1 (fr) * | 2010-08-27 | 2012-08-17 | Aldebaran Robotics S A | Robot humanoide dote de capacites de gestion de chutes et methode de gestion desdites chutes |
KR20120060578A (ko) * | 2010-12-02 | 2012-06-12 | 삼성전자주식회사 | 보행 로봇 및 그 자세 제어 방법 |
KR101778027B1 (ko) * | 2010-12-21 | 2017-09-13 | 삼성전자주식회사 | 보행 로봇 및 그 자세 제어 방법 |
US8849454B2 (en) | 2011-03-21 | 2014-09-30 | Honda Motor Co., Ltd. | Humanoid robot push recovery on level and non-level ground |
US20130131972A1 (en) * | 2011-11-18 | 2013-05-23 | Microsoft Corporation | Computing-device localization based on inertial sensors |
KR20130063230A (ko) * | 2011-12-06 | 2013-06-14 | 삼성전자주식회사 | 보행 로봇 및 그 제어 방법 |
KR101438968B1 (ko) | 2012-12-27 | 2014-09-15 | 현대자동차주식회사 | 로봇의 보행제어방법 및 시스템 |
US9193403B2 (en) * | 2013-03-20 | 2015-11-24 | Honda Motor Co., Ltd | Humanoid fall damage reduction |
JP6071815B2 (ja) * | 2013-09-06 | 2017-02-01 | 本田技研工業株式会社 | 脚式移動ロボットの制御装置 |
US9618937B1 (en) | 2014-08-25 | 2017-04-11 | Google Inc. | Slip detection using robotic limbs |
US10081098B1 (en) | 2014-08-25 | 2018-09-25 | Boston Dynamics, Inc. | Generalized coordinate surrogates for integrated estimation and control |
US9517561B2 (en) * | 2014-08-25 | 2016-12-13 | Google Inc. | Natural pitch and roll |
US9387588B1 (en) | 2014-08-25 | 2016-07-12 | Google Inc. | Handling gait disturbances with asynchronous timing |
US9387896B1 (en) | 2014-08-25 | 2016-07-12 | Google Inc. | Slip avoidance |
JP6339467B2 (ja) * | 2014-09-29 | 2018-06-06 | 本田技研工業株式会社 | 移動ロボットの制御装置 |
JP6356033B2 (ja) * | 2014-09-29 | 2018-07-11 | 本田技研工業株式会社 | 移動体の制御装置 |
US9446518B1 (en) | 2014-11-11 | 2016-09-20 | Google Inc. | Leg collision avoidance in a robotic device |
US9499218B1 (en) | 2014-12-30 | 2016-11-22 | Google Inc. | Mechanically-timed footsteps for a robotic device |
JP6407409B2 (ja) * | 2015-04-02 | 2018-10-17 | 国立大学法人大阪大学 | 脚型機構体、歩行ロボット、姿勢制御方法及びプログラム |
US9594377B1 (en) * | 2015-05-12 | 2017-03-14 | Google Inc. | Auto-height swing adjustment |
US9586316B1 (en) | 2015-09-15 | 2017-03-07 | Google Inc. | Determination of robotic step path |
US9789919B1 (en) | 2016-03-22 | 2017-10-17 | Google Inc. | Mitigating sensor noise in legged robots |
US10351189B2 (en) * | 2016-12-13 | 2019-07-16 | Boston Dynamics, Inc. | Whole body manipulation on a legged robot using dynamic balance |
CN109703645B (zh) * | 2018-12-29 | 2020-05-22 | 深圳市优必选科技有限公司 | 机器人质心位置调整方法、装置、机器人和数据存储介质 |
Family Cites Families (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3035051B2 (ja) * | 1991-12-20 | 2000-04-17 | 本田技研工業株式会社 | 脚式移動ロボットの歩行制御装置 |
JPH05215764A (ja) * | 1992-01-31 | 1993-08-24 | Canon Inc | 光学式加速度計及び光学式角加速度計 |
JP3132156B2 (ja) * | 1992-05-22 | 2001-02-05 | 本田技研工業株式会社 | 脚式移動ロボットの歩容生成装置 |
US7370713B1 (en) * | 1993-02-24 | 2008-05-13 | Deka Products Limited Partnership | Personal mobility vehicles and methods |
US6505096B2 (en) * | 1996-12-19 | 2003-01-07 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Posture control system of legged mobile robot |
JP3655056B2 (ja) * | 1997-08-04 | 2005-06-02 | 本田技研工業株式会社 | 脚式移動ロボットの制御装置 |
JP3443077B2 (ja) * | 1999-09-20 | 2003-09-02 | ソニー株式会社 | ロボットの運動パターン生成装置及び運動パターン生成方法、並びにロボット |
US7000933B2 (en) * | 2000-03-01 | 2006-02-21 | Deka Products Limited Partnership | Method for attaching a carrier to a balancing transporter |
US7217247B2 (en) * | 2002-09-23 | 2007-05-15 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Gravity compensation method in a human assist system and a human assist system with gravity compensation control |
JP3569764B2 (ja) * | 2001-11-19 | 2004-09-29 | 独立行政法人 科学技術振興機構 | 二脚歩行式移動装置およびその歩行制御装置並びに歩行制御方法 |
DE60236460D1 (de) * | 2001-12-28 | 2010-07-01 | Honda Motor Co Ltd | Gangerzeugungsvorrichtung für beweglichen roboter mit beinen |
KR100977348B1 (ko) * | 2002-03-15 | 2010-08-20 | 소니 주식회사 | 다리식 이동 로봇의 동작 제어 장치 및 동작 제어 방법 및 로봇 장치 |
CN101745910B (zh) * | 2002-03-18 | 2014-11-05 | 索尼株式会社 | 移动设备及其控制方法 |
JP3834629B2 (ja) * | 2002-09-26 | 2006-10-18 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 歩行ロボットの歩行歩容生成装置 |
JP4513320B2 (ja) | 2003-12-17 | 2010-07-28 | ソニー株式会社 | ロボット装置、並びにロボット装置の運動制御方法 |
US20060139355A1 (en) * | 2004-12-27 | 2006-06-29 | Seyoon Tak | Physically based motion retargeting filter |
US7313463B2 (en) * | 2005-03-31 | 2007-12-25 | Massachusetts Institute Of Technology | Biomimetic motion and balance controllers for use in prosthetics, orthotics and robotics |
-
2005
- 2005-03-31 US US11/096,835 patent/US8060253B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2005-03-31 JP JP2007506551A patent/JP4971977B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2005-03-31 WO PCT/US2005/010887 patent/WO2005098733A2/en active Application Filing
-
2011
- 2011-10-14 US US13/274,156 patent/US20120035762A1/en not_active Abandoned
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2007531636A (ja) | 2007-11-08 |
US8060253B2 (en) | 2011-11-15 |
US20120035762A1 (en) | 2012-02-09 |
WO2005098733A2 (en) | 2005-10-20 |
WO2005098733A3 (en) | 2007-01-04 |
US20050234593A1 (en) | 2005-10-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4971977B2 (ja) | 角運動量の変化率に基づいて脚式ロボットを制御する方法 | |
Caron et al. | Leveraging Cone Double Description for Multi-contact Stability of Humanoids with Applications to Statics and Dynamics. | |
KR20110010796A (ko) | 힘 균형 유지 이동성 로봇 시스템 | |
CN104842360B (zh) | 用于移动机器人的移动控制方法 | |
Abi-Farraj et al. | Torque-based balancing for a humanoid robot performing high-force interaction tasks | |
US20150051734A1 (en) | Human motion tracking control with strict contact force contstraints for floating-base humanoid robots | |
US10188579B2 (en) | Method for controlling a walking assistant apparatus | |
CN113031639B (zh) | 机器人步长处理方法、装置、机器人控制设备及存储介质 | |
WO2022183786A1 (zh) | 多足机器人负重平衡方法、装置和多足机器人 | |
Heins et al. | Mobile manipulation in unknown environments with differential inverse kinematics control | |
Lee et al. | Terrain edge detection for biped walking robots using active sensing with vCoP-position hybrid control | |
JP2011255500A (ja) | 脚式移動ロボットの制御装置 | |
JP2006150567A (ja) | ロボットの安定化制御装置 | |
JP2005028567A (ja) | 2足歩行移動装置の歩行制御方法 | |
Picard | Modeling and Robust Control of Cable-Driven Parallel Robots for Industrial Applications | |
JP4915934B2 (ja) | 脚式移動ロボットの制御装置 | |
JP2006247800A (ja) | 脚式移動ロボットの制御装置 | |
Adams et al. | Entry, Descent, and Landing GN&C System Evaluation via Cable-Driven Emulation Robotics | |
Yamada et al. | Tele-operation construction robot control system with virtual reality | |
Golubev et al. | Insectomorphic robot maneuvering on freely rolling balls | |
Gupta et al. | A carrying task for nonprehensile mobile manipulators | |
JP3163346B2 (ja) | 物体協調運搬ロボットの制御方法及びその装置 | |
JP5268107B2 (ja) | 多脚歩行式移動装置のハイブリッド制御装置及び手法 | |
US11378960B2 (en) | Mobile entity | |
Ito et al. | Development of a Mobile Robot Capable of Tilting Heavy Objects and its Safe Placement with Respect to Target Objects |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080219 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110201 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110330 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110913 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20111111 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20120403 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20120406 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150413 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4971977 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |