JP4998506B2 - ロボット制御装置、ロボット制御方法、及び脚式ロボット - Google Patents
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Description
102 頭部
103 体幹
104 腰部
105 右腕
106 左腕
110 脚部
120 右脚
121 右股関節
122 右上腿
123 右膝関節
124 右下腿
125 右足首関節
126 右足平
130 左脚
131 左股関節
132 左上腿
133 左膝関節
134 左下腿
135 左足首関節
136 左足平
141 制御部
151 地面、床面
201 大腿部角速度指令発生器
202 大腿部角速度制御器
203 足首トルク演算器
204 足首モータ
205 体幹垂直位置指令発生器
206 膝絶対角度制御器
207 膝トルク演算器
208 膝モータ
209 遊脚角度制御器
210 遊脚トルク演算器
211 遊脚モータ
212 ロボット機構
213 姿勢検出器
214 環境検出器
601 足先軌道設定部
602 膝関節角度設定部
603 腰軌道設定部
604 膝関節角速度の制限域設定部
701 ロボット脚制御装置
702 脚アクチュエータ
703 脚アクチュエータ変位検出部
704 6軸力センサ
705 傾斜検出器
Claims (26)
- 複数の脚を備えるロボットの関節を駆動して、前記ロボットを歩行させるロボット制御装置であって、
前記ロボットを取り巻く環境の情報である環境検出値に基づいて、前記ロボットの体幹垂直位置に対する許容範囲を決定し、
前記ロボットの姿勢を表す姿勢検出値に基づいて、前記体幹垂直位置が前記許容範囲内になるように、前記ロボットを歩行させ、
前記体幹垂直位置を前記許容範囲内にするため、前記姿勢検出値に基づいて算出された前記体幹垂直位置が前記許容範囲の下限値より小さい場合には、前記ロボットの体幹垂直位置の目標値である体幹垂直位置指令を前記下限値とし、前記体幹垂直位置が前記許容範囲の上限値より大きい場合には、前記体幹垂直位置指令を前記上限値とするロボット制御装置。 - 前記ロボットの大腿部角速度を制御する大腿部角速度制御器と、
前記ロボットの膝絶対角度を制御する膝絶対角度制御器と、
前記ロボットの遊脚角度を制御する遊脚角度制御器と、を有する請求項1記載のロボット制御装置。 - 大腿部角速度指令を発生する大腿部角速度指令発生器と、
前記環境検出値と前記姿勢検出値に基づいて前記ロボットの体幹垂直位置の目標値である体幹垂直位置指令を発生する体幹垂直位置指令発生器と、を備えた請求項1記載のロボット制御装置。 - 前記ロボットの機構であるロボット機構の線形部分を制御する線形部トルクを演算することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のロボット制御装置。
- 前記線形部トルクは前記ロボットの大腿部角速度を制御する足首線形部トルクと、前記ロボットの膝絶対角度を制御する膝線形部トルクと、前記ロボットの遊脚角度を制御する遊脚線形部トルクとを含んでいることを特徴とする請求項4記載のロボット制御装置。
- 前記環境検出値を出力する環境検出器を備えることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載のロボット制御装置。
- 複数の脚を備えるロボットの関節を駆動して、前記ロボットを歩行させるロボット制御装置であって、
前記ロボットを取り巻く環境の情報である環境検出値に基づいて、前記ロボットの体幹垂直位置に対する許容範囲を決定し、
前記ロボットの姿勢を表す姿勢検出値に基づいて、前記体幹垂直位置が前記許容範囲内になるように、前記ロボットを歩行させ、
前記環境検出値は前記ロボットの上方の障害の位置と、地面の温度を含んでいることを特徴とするロボット制御装置。 - 前記ロボットの上方の障害の位置に応じて前記体幹垂直位置の許容範囲の上限値である体幹垂直位置指令上限値を設定し、かつ、地面の温度に応じて前記体幹垂直位置の許容範囲の下限値である体幹垂直位置指令下限値を設定し、
前記体幹垂直位置が前記体幹垂直位置指令下限値より小さい場合には、前記ロボットの体幹垂直位置の目標値である体幹垂直位置指令を前記体幹垂直位置指令下限値とし、
前記体幹垂直位置が前記体幹垂直位置指令上限値より大きい場合には、前記体幹垂直位置指令を前記体幹垂直位置指令上限値とし、
前記体幹垂直位置が前記体幹垂直位置指令下限値と前記体幹垂直位置指令上限値の間にある場合は前記体幹垂直位置指令を前記体幹垂直位置とすることを特徴とする請求項7に記載のロボット制御装置。 - 前記姿勢検出値を出力する姿勢検出器を備えることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載のロボット制御装置。
- 前記姿勢検出値は前記ロボットの大腿部角度、膝角度、及び遊脚角度を含んでいることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載のロボット制御装置。
- 前記ロボットの大腿部角度と膝角度の和である膝絶対角度の目標値を膝絶対角度指令とし、前記膝絶対角度指令は前記ロボットの大腿部角度の関数とすることを特徴とする請求項10に記載のロボット制御装置。
- 前記体幹垂直位置指令から前記ロボットの大腿部長さと前記大腿部角度の積を減算した値を求め、
前記減算した値を脛長さで除算し、
前記除算した値の逆余弦値を前記膝絶対角度指令とすることを特徴とする請求項11に記載のロボット制御装置。 - 前記ロボットの遊脚角度の目標値である遊脚角度指令は前記ロボットの大腿部角度の関数となっていることを特徴とする請求項1乃至12のいずれか1項に記載のロボット制御装置。
- 前記遊脚角度指令を前記大腿部角度の符号を逆にしたものとすることを特徴とする請求項13記載のロボット制御装置。
- 請求項1乃至14のいずれか1項に記載のロボット制御装置と、
複数の脚と、を備えた脚式ロボット。 - 複数の脚を備えるロボットの関節を駆動して、前記ロボットを歩行させるロボット制御方法であって、
前記ロボットを取り巻く環境の情報である環境検出値に基づいて、前記ロボットの体幹垂直位置に対する許容範囲を決定し、
前記ロボットの姿勢を表す姿勢検出値に基づいて、前記体幹垂直位置が前記許容範囲内になるように、前記ロボットを歩行させ、
前記体幹垂直位置を前記許容範囲内にするため、前記姿勢検出値に基づいて算出された前記体幹垂直位置が前記許容範囲の下限値より小さい場合には、前記ロボットの体幹垂直位置の目標値である体幹垂直位置指令を前記下限値とし、前記体幹垂直位置が前記許容範囲の上限値より大きい場合には、前記体幹垂直位置指令を前記上限値とするロボット制御方法。 - 前記環境検出値と前記姿勢検出値に基づいて前記ロボットの体幹垂直位置の目標値である体幹垂直位置指令を発生する請求項16記載のロボット制御方法。
- 前記ロボットの機構であるロボット機構の線形部分を制御する線形部トルクを演算することを特徴とする請求項16、又は17に記載のロボット制御方法。
- 前記線形部トルクは前記ロボットの大腿部角速度を制御する足首線形部トルクと、前記ロボットの膝絶対角度を制御する膝線形部トルクと、前記ロボットの遊脚角度を制御する遊脚線形部トルクとを含んでいることを特徴とする請求項18記載のロボット制御方法。
- 複数の脚を備えるロボットの関節を駆動して、前記ロボットを歩行させるロボット制御方法であって、
前記ロボットを取り巻く環境の情報である環境検出値に基づいて、前記ロボットの体幹垂直位置に対する許容範囲を決定し、
前記ロボットの姿勢を表す姿勢検出値に基づいて、前記体幹垂直位置が前記許容範囲内になるように、前記ロボットを歩行させ、
前記環境検出値は前記ロボットの上方の障害の位置と、地面の温度を含んでいることを特徴とするロボット制御方法。 - 前記ロボットの上方の障害の位置に応じて前記体幹垂直位置の許容範囲の上限値である体幹垂直位置指令上限値を設定し、かつ、地面の温度に応じて前記体幹垂直位置の許容範囲の下限値である体幹垂直位置指令下限値を設定し、
前記体幹垂直位置が前記体幹垂直位置指令下限値より小さい場合には、前記ロボットの体幹垂直位置の目標値である体幹垂直位置指令を前記体幹垂直位置指令下限値とし、
前記体幹垂直位置が前記体幹垂直位置指令上限値より大きい場合には、前記体幹垂直位置指令を前記体幹垂直位置指令上限値とし、
前記体幹垂直位置が前記体幹垂直位置指令下限値と前記体幹垂直位置指令上限値の間にある場合は前記体幹垂直位置指令を前記体幹垂直位置とすることを特徴とする請求項20に記載のロボット制御方法。 - 前記姿勢検出値は前記ロボットの大腿部角度、膝角度、及び遊脚角度を含んでいることを特徴とする請求項16乃至21のいずれか1項に記載のロボット制御方法。
- 前記ロボットの大腿部角度と膝角度の和である膝絶対角度の目標値を膝絶対角度指令とし、前記膝絶対角度指令は前記ロボットの大腿部角度の関数とすることを特徴とする請求項22に記載のロボット制御方法。
- 前記体幹垂直位置指令から前記ロボットの大腿部長さと前記大腿部角度の積を減算した値を求め、
前記減算した値を脛長さで除算し、
前記除算した値の逆余弦値を前記膝絶対角度指令とすることを特徴とする請求項23に記載のロボット制御方法。 - 前記ロボットの遊脚角度の目標値である遊脚角度指令は前記ロボットの大腿部角度の関数とすることを特徴とする請求項16乃至24のいずれか1項に記載のロボット制御方法。
- 前記遊脚角度指令を前記大腿部角度の符号を逆にしたものとすることを特徴とする請求項25記載のロボット制御方法。
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