JP5329337B2 - Auxiliary device for bipedal moving body - Google Patents

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JP5329337B2 JP2009183056A JP2009183056A JP5329337B2 JP 5329337 B2 JP5329337 B2 JP 5329337B2 JP 2009183056 A JP2009183056 A JP 2009183056A JP 2009183056 A JP2009183056 A JP 2009183056A JP 5329337 B2 JP5329337 B2 JP 5329337B2
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an assist device for a bipedal mobile body in which a loosening amount of a rope-shaped connecting member is reduced and, when the bipedal mobile body loses its posture and almost falls, an impact for supporting a load is reduced. <P>SOLUTION: The assist device for a bipedal mobile body which is connected to a bipedal mobile robot (12) via a rope-shaped connecting member (18) and which has a lifter (14) supporting the bipedal mobile body from the upper side when the bipedal mobile body loses its posture includes: lifter moving means (20, 22, 24, 26, 28, 30) for moving the lifter in a three-dimensional space; a lifter controlling unit (38) for controlling the movement of the lifter moving means; and detecting means (32, 34) for detecting the position of the bipedal mobile body in the three-dimensional space. The controlling unit for the lifter moving means controls the movement of the lifter moving means such that the lifter follows the bipedal mobile body based on the detected position. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&amp;INPIT

Description

この発明は2足移動体の補助装置に関し、具体的には2足移動体が姿勢を崩したときに2足移動体を上方から支持するリフタからなる補助装置に関する。   The present invention relates to an auxiliary device for a biped moving body, and more particularly to an auxiliary device including a lifter that supports the biped moving body from above when the biped moving body loses its posture.

従来の2足移動体の補助装置にあっては、下記特許文献1記載のように、リフタ(14)を2足移動体の両肩近傍にロープ状の接続部材を介して接続することにより、前記2足移動体が姿勢を崩したときに前記2足移動体が転倒することがないように上方から支持するようにしている。   In the conventional auxiliary device for the biped moving body, as described in Patent Document 1 below, by connecting the lifter (14) to the vicinity of both shoulders of the biped moving body via a rope-shaped connecting member, The biped mobile body is supported from above so that the biped mobile body does not fall over when the biped mobile body loses its posture.

特開2008−114315号公報(図1および図2)JP 2008-114315 A (FIGS. 1 and 2)

ロープ状の接続部材は2足移動体が姿勢を崩さずに自立して歩行する場合、歩行動作に影響を与えないように緩んだ状態にあると共に、その緩み量は2足移動体が姿勢を崩して転倒しかけた場合、その荷重を支持するときの衝撃を緩和させるべく、なるべく少量であることが望ましい。   The rope-shaped connecting member is in a relaxed state so that it does not affect the walking motion when the bipedal mobile body stands on its own without losing its posture, and the amount of looseness of the bipedal mobile body assumes the posture. When it collapses and falls, it is desirable that the amount be as small as possible so as to reduce the impact when supporting the load.

特許文献1記載の2足移動体の補助装置にあっては、2足移動体をトレッドミル(10)上で歩行させて所定範囲内に位置するようにしているため、リフタ(14)自体はトレッドミルの脇に固定される。   In the auxiliary device for the bipedal moving body described in Patent Document 1, the bipedal moving body is walked on the treadmill (10) so as to be positioned within a predetermined range, so that the lifter (14) itself is Fixed to the side of the treadmill.

しかしながら、トレッドミル上で歩行させる場合であっても2足移動体は歩行中、上下左右および前後方向においても少なからず移動するため、ロープ状の接続部材の緩み量をある程度確保する必要があった。即ち、特許文献1記載の2足移動体の補助装置にあっては、接続部材の緩み量が多いため、2足移動体が姿勢を崩して転倒しかけた場合、その荷重を支持するときの衝撃が増大してしまうといった問題があった。また、トレッドミル上ではなく通常の床面を歩行させる場合、自らリフタを引き寄せるか、第三者(人)が2足移動体の傍らについてリフタを追従操作する必要があった。   However, even when walking on a treadmill, the bipedal moving body moves not only in the up / down / left / right and front / rear directions, but it is necessary to secure a certain amount of looseness of the rope-shaped connecting member. . That is, in the auxiliary device for the bipedal moving body described in Patent Document 1, the amount of looseness of the connecting member is large, so that when the bipedal moving body collapses and falls down, the impact when supporting the load There has been a problem that increases. Further, when walking on a normal floor surface rather than on a treadmill, it is necessary for the third party (person) to follow the lifter alongside the bipedal moving body by pulling the lifter himself or herself.

従って、この発明の目的は上記した課題を解決し、リフタを自動かつ高精度に2足移動体に追従させることで、ロープ状の接続部材の緩み量をできるだけ少なくし、2足移動体が姿勢を崩して転倒しかけた場合、その荷重を支持するときの衝撃を緩和させるようにした2足移動体あるいは2足移動ロボットの補助装置を提供することにある。   Accordingly, the object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and by making the lifter follow the bipedal moving body automatically and with high accuracy, the amount of looseness of the rope-like connecting member is reduced as much as possible, and the bipedal moving body is in the posture. It is an object of the present invention to provide a bipedal mobile body or an auxiliary device for a bipedal mobile robot that can reduce the impact when supporting the load when it falls over.

上記の目的を達成するために、請求項1にあっては、2足移動体にロープ状の接続部材を介して接続されると共に、前記2足移動体が姿勢を崩したときに前記2足移動体を上方から支持するリフタからなる2足移動体の補助装置において、前記リフタを3次元空間において移動自在なリフタ移動手段と、前記リフタ移動手段の動作を制御するリフタ移動手段制御手段と、前記3次元空間における前記2足移動体の位置を検出する検出手段と、前記2足移動体が歩行自在なベルトと、前記ベルトを駆動させるベルト駆動手段と、前記ベルト駆動手段の動作を制御するベルト駆動手段制御手段と、前記2足移動体が姿勢を崩して転倒するおそれがあるか否かを判断する転倒判断手段とを備えると共に、前記リフタ移動手段制御手段と前記ベルト駆動手段制御手段は相互に通信自在に接続され、前記ベルト駆動手段制御手段は、前記検出された位置に基づいて前記2足移動体が前記3次元空間の所定範囲に位置するように前記ベルト駆動手段の動作を制御する一方、前記リフタ移動手段制御手段は、前記検出された位置と前記ベルト駆動手段制御手段によって制御される前記ベルト駆動手段の動作に基づいて前記リフタが前記2足移動体に追従するように前記リフタ移動手段の動作を制御する如く構成した。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, the two-legged moving body is connected to the two-legged moving body via a rope-shaped connecting member, and the two-legged moving body loses its posture. In an auxiliary device for a bipedal moving body composed of a lifter that supports the moving body from above, a lifter moving means that can move the lifter in a three-dimensional space; a lifter moving means control means that controls the operation of the lifter moving means; Controls the operation of the detecting means for detecting the position of the biped moving body in the three-dimensional space, a belt on which the biped moving body can walk, a belt driving means for driving the belt, and the belt driving means. a belt drive unit control means, with the biped mobile body and a fall determining means for determining whether there is a risk of overturning destroy the attitude, driving the belt and the lifter moving means control means Means control means are connected to each other so that they can communicate with each other, and the belt driving means control means is configured to cause the biped moving body to be positioned within a predetermined range of the three-dimensional space based on the detected position. The lifter moving means control means controls the lifter to follow the biped moving body based on the detected position and the operation of the belt driving means controlled by the belt driving means control means. In this manner, the operation of the lifter moving means is controlled.

また、請求項2に係る2足移動体の補助装置にあっては、前記2足移動体が姿勢を崩して転倒するおそれがあるか否かを判断する転倒判断手段と、前記リフタに作用する前記2足移動体の荷重を検出する荷重センサとを備えると共に、前記転倒判断手段は、前記検出された荷重が所定荷重以上であるとき、前記2足移動体が姿勢を崩して転倒するおそれがあると判断する如く構成した。 In addition, in the auxiliary device for the biped moving body according to claim 2, the fall determining means for determining whether or not the biped moving body is likely to fall over its posture and acts on the lifter. A load sensor that detects a load of the biped mobile body, and the fall determination means may cause the biped mobile body to fall over its posture when the detected load is equal to or greater than a predetermined load. It was configured to judge that there was.

また、請求項3に係る2足移動体の補助装置にあっては、前記2足移動体が姿勢を崩して転倒するおそれがあるか否かを判断する転倒判断手段と、前記2足移動体が歩行自在なベルトの周囲に複数のリミットセンサとを備え、前記転倒判断手段は、前記リミットセンサからの出力に基づき、前記2足移動体が歩行すべき所定エリア内に位置するか否か判断すると共に、前記2足移動体が前記所定エリア内に位置しないと判断される場合、前記2足移動体が姿勢を崩して転倒するおそれがあると判断する如く構成した。 Further, in the auxiliary device for the biped moving body according to claim 3, the fall determining means for judging whether or not the biped moving body is likely to fall over its posture, and the biped moving body. Comprises a plurality of limit sensors around a belt that can be walked, and the fall determination means determines whether or not the biped moving body is located within a predetermined area to be walked based on an output from the limit sensor. At the same time, when it is determined that the bipedal moving body is not located within the predetermined area, it is determined that the bipedal moving body may collapse and fall over .

また、請求項4に係る2足移動体の補助装置にあっては、前記リフタ移動手段制御手段は、前記転倒判断手段によって前記2足移動体が姿勢を崩して転倒するおそれがあると判断される場合、前記リフタを鉛直方向上方に最大速度で移動させる如く構成した。 In the auxiliary device for the biped moving body according to claim 4 , the lifter moving means control means determines that the fall judging means may cause the biped moving body to fall in a posture and fall. If it was constructed as Before moving at a maximum speed of the lifter upward in the vertical direction.

また、請求項5に係る2足移動の補助装置にあっては、前記2足移動体が所定の歩行計画に従って歩行する2足移動ロボットからなり、前記リフタ移動手段制御手段は、前記所定の歩行計画に基づいて前記リフタの動作計画を作成すると共に、前記検出された位置に基づいて前記リフタが前記2足移動ロボットに追従するように前記リフタの動作計画を補正し、よって前記リフタ移動手段の動作を制御する如く構成した。また、請求項6に係る2足移動体の補助装置にあっては、前記リフタの位置を検出するリフタ位置検出手段を備え、前記リフタ移動手段制御手段は、前記検出手段によって検出された前記2足移動体の位置と前記リフタ位置検出手段によって検出された前記リフタの位置の差を算出すると共に、前記算出された差が所定値未満であるとき、前記リフタ移動手段の移動速度を規定する速度ゲイン値を第1の値に設定する一方、前記算出された差が所定値以上であるとき、前記速度ゲイン値を前記第1の値よりも大きい第2の値に設定する如く構成した。 Moreover, in the bipedal mobile body auxiliary device according to claim 5, the bipedal mobile body comprises a bipedal mobile robot that walks according to a predetermined walking plan, and the lifter moving means control means includes The lifter motion plan is created based on the walking plan, and the lifter motion plan is corrected based on the detected position so that the lifter follows the biped mobile robot, thus the lifter moving means The operation was controlled. The auxiliary device for a bipedal moving body according to claim 6 further comprises lifter position detecting means for detecting the position of the lifter, and the lifter moving means control means is configured to detect the 2 detected by the detecting means. A speed that calculates the difference between the position of the foot moving body and the position of the lifter detected by the lifter position detecting means, and that defines the moving speed of the lifter moving means when the calculated difference is less than a predetermined value. While the gain value is set to the first value, the speed gain value is set to a second value larger than the first value when the calculated difference is equal to or greater than a predetermined value.

請求項1に係る2足移動体の補助装置にあっては、2足移動体にロープ状の接続部材を介して接続されると共に、2足移動体が姿勢を崩したときに2足移動体を上方から支持するリフタを3次元空間において移動自在なリフタ移動手段と、リフタ移動手段の動作を制御するリフタ移動手段制御手段と、3次元空間における2足移動体の位置を検出する検出手段と、2足移動体が歩行自在なベルトと、ベルトを駆動させるベルト駆動手段と、ベルト駆動手段の動作を制御するベルト駆動手段制御手段とを備えると共に、リフタ移動手段制御手段とベルト駆動手段制御手段は相互に通信自在に接続され、検出された2足移動体の位置に基づいて2足移動体が3次元空間の所定範囲に位置するようにベルト駆動手段の動作を制御する一方、検出された2足移動体の位置とベルト駆動手段制御手段によって制御されるベルト駆動手段の動作に基づいてリフタが2足移動体に追従するようにリフタ移動手段の動作を制御する如く構成したので、ロープ状の接続部材の緩み量を少なくでき、よって2足移動体が姿勢を崩して転倒しかけた場合、その荷重を支持するときの衝撃を緩和させることができる。さらに、2足移動体を追従するためのリフタ移動量を減少させることができ、よってリフタ移動手段が大型化するのを防止することができる。また、2足移動体を補助するに要するスペースを抑制することができる。 In the auxiliary device for a bipedal moving body according to claim 1, the bipedal moving body is connected to the bipedal moving body via a rope-like connecting member, and when the bipedal moving body loses its posture. A lifter moving means for moving the lifter supporting the lifter from above in three-dimensional space, a lifter moving means control means for controlling the operation of the lifter moving means, and a detecting means for detecting the position of the biped moving body in the three-dimensional space; A belt on which the bipedal movable body can walk; belt driving means for driving the belt; belt driving means control means for controlling the operation of the belt driving means ; and lifter moving means control means and belt driving means control means. It is communicably connected to each other, while controlling the operation of the belt drive means as a bipedal mobile body is positioned at a predetermined range of the three-dimensional space based on the detected position of the bipedal mobile body is detected Owing to this arrangement to control the operation of the lifter moving means so lifter to follow the bipedal mobile body based on the operation of the belt drive means controlled by the position and the belt drive means control means of the two-legged mobile, ropes The amount of looseness of the connecting member can be reduced. Therefore, when the bipedal mobile body collapses and falls, the impact when supporting the load can be reduced. Furthermore, it is possible to reduce the lifter movement amount for following the bipedal moving body, thereby preventing the lifter moving means from becoming large. Moreover, the space required to assist the bipedal moving body can be suppressed.

請求項2に係る2足移動体の補助装置にあっては、2足移動体が姿勢を崩して転倒するおそれがあるか否かを判断する転倒判断手段と、リフタに作用する2足移動体の荷重を検出する荷重センサとを備えると共に、検出された荷重が所定荷重以上であるとき、2足移動体が姿勢を崩して転倒するおそれがあると判断する如く構成したので、2足移動体が姿勢を崩して転倒しかけた場合、その荷重を支持するときの衝撃を一層緩和させることができる。 In the auxiliary device for a bipedal moving body according to claim 2, a fall determining means for determining whether or not the bipedal moving body is likely to fall over its posture and a bipedal moving body acting on a lifter together and a load sensor for detecting a load of, when the detected load is equal to or more than a predetermined load, so bipedal mobile body is composed as to determine that there is a risk of overturning break the posture biped mobile If There was about to fall to break the posture can Rukoto impact was more relaxed when supporting the load.

請求項3に係る2足移動体の補助装置にあっては、2足移動体が姿勢を崩して転倒するおそれがあるか否かを判断する転倒判断手段と、2足移動体が歩行自在なベルトの周囲に複数のリミットセンサとを備え、リミットセンサからの出力に基づき、2足移動体が歩行すべき所定エリア内に位置するか否か判断すると共に、2足移動体が所定エリア内に位置しないと判断される場合、2足移動体が姿勢を崩して転倒するおそれがあると判断する如く構成したので、2足移動体が姿勢を崩して転倒しかけた場合、その荷重を支持するときの衝撃を一層緩和させることができる。 In the auxiliary device for the biped moving body according to claim 3, the fall determining means for judging whether or not the biped moving body may fall over its posture and the biped moving body is walkable. A plurality of limit sensors are provided around the belt, and based on the output from the limit sensor, it is determined whether or not the biped moving body is located within a predetermined area to be walked, and the biped moving body is within the predetermined area. When it is judged that it is not positioned, it is configured to judge that the bipedal moving body may collapse and fall, so when the bipedal moving body collapses and falls and supports its load Can be further mitigated.

請求項4に係る2足移動ロボットの補助装置にあっては、2足移動体が姿勢を崩して転倒するおそれがあると判断される場合、リフタを鉛直方向上方に最大速度で移動させる如く構成した。 In the assisting device of bipedal mobile robot according to claim 4, when bipedal mobile body is judged that there is a risk of overturning destroy the orientation, as Before moving at maximum speed lifter upward in the vertical direction Configured .

請求項5に係る2足移動の補助装置にあっては、2足移動体が所定の歩行計画に従って歩行する2足移動ロボットからなり、所定の歩行計画に基づいてリフタの動作計画を作成すると共に、検出された位置に基づいてリフタが2足移動ロボットに追従するようにリフタの動作計画を補正し、よってリフタ移動手段の動作を制御する如く構成したので、ロープ状の接続部材の緩み量を少なくでき、よって2足移動ロボットが姿勢を崩して転倒しかけた場合、その荷重を支持するときの衝撃を緩和させることができる。
また、請求項6に係る2足移動体の補助装置にあっては、リフタの位置を検出するリフタ位置検出手段を備え、検出された2足移動体の位置とリフタ位置検出手段によって検出されたリフタの位置の差を算出すると共に、算出された差が所定値未満であるとき、リフタ移動手段の移動速度を規定する速度ゲイン値を第1の値に設定する一方、算出された差が所定値以上であるとき、速度ゲイン値を第1の値よりも大きい第2の値に設定する如く構成した。
In the bipedal mobile auxiliary device according to claim 5, the bipedal mobile body is composed of a bipedal mobile robot that walks according to a predetermined walking plan, and creates a lifter motion plan based on the predetermined walking plan. At the same time, since the lifter operation plan is corrected so that the lifter follows the biped robot based on the detected position, and thus the operation of the lifter moving means is controlled, the amount of looseness of the rope-shaped connecting member the can be reduced, thus if the bipedal mobile robot was about to fall to break the posture can Rukoto impact is the relaxation time for supporting the load.
The auxiliary device for a bipedal moving body according to claim 6 includes lifter position detecting means for detecting the position of the lifter, and is detected by the detected position of the bipedal moving body and the lifter position detecting means. When the difference between the lifter positions is calculated and the calculated difference is less than a predetermined value, the speed gain value that defines the moving speed of the lifter moving means is set to the first value, while the calculated difference is When the value is equal to or greater than the value, the speed gain value is set to a second value larger than the first value.

この発明の第1実施例に係る2足移動体の補助装置を全体的に示す概略図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is the schematic which shows the auxiliary | assistant apparatus of the bipedal mobile body based on 1st Example of this invention entirely. 図1の2足移動体の補助装置の動作を説明するフロー・チャートである。It is a flowchart explaining operation | movement of the auxiliary device of the bipedal mobile body of FIG. この発明の第2実施例に係る2足移動体の補助装置を全体的に示す概略図である。It is the schematic which shows the auxiliary | assistant apparatus of the biped moving body based on 2nd Example of this invention entirely. 図3の2足移動体の補助装置の動作を説明するフロー・チャートである。It is a flowchart explaining operation | movement of the auxiliary device of the bipedal mobile body of FIG. この発明の第3実施例に係る2足移動体の補助装置の動作を説明するフロー・チャートである。It is a flowchart explaining operation | movement of the auxiliary | assistant apparatus of the bipedal mobile body which concerns on 3rd Example of this invention.

以下、添付図面に即してこの発明に係る2足移動体の補助装置を実施するための形態について説明する。   DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment for implementing an auxiliary device for a bipedal moving body according to the invention will be described with reference to the accompanying drawings.

図1は、この発明の第1実施例に係る2足移動体の補助装置を全体的に示す概略図である。   FIG. 1 is a schematic view showing an auxiliary device for a bipedal moving body according to a first embodiment of the present invention.

図1において、符号10はこの発明の第1実施例に係る2足移動体の補助装置を示す。補助装置10は、2足移動体12を上方から支持するリフタ14からなる。リフタ14と2足移動体12は、ハンガ16とロープ状の接続部材(ハンガベルト)18とを介して接続される。ハンガベルト18は、具体的には、2足移動体12の両肩付近に設置されるブラケット(図示なし)に接続される。   In FIG. 1, reference numeral 10 denotes an auxiliary device for a biped moving body according to the first embodiment of the present invention. The auxiliary device 10 includes a lifter 14 that supports the bipedal moving body 12 from above. The lifter 14 and the bipedal moving body 12 are connected via a hanger 16 and a rope-shaped connecting member (hanger belt) 18. Specifically, the hanger belt 18 is connected to brackets (not shown) installed near both shoulders of the bipedal moving body 12.

尚、図において2足移動体12の前後方向をX方向、左右方向をY方向、重力方向をZ方向と定める。X、Y、Z方向は互いに直交する。   In the figure, the front-rear direction of the biped moving body 12 is defined as the X direction, the left-right direction is defined as the Y direction, and the gravity direction is defined as the Z direction. The X, Y, and Z directions are orthogonal to each other.

また、ここでは2足移動体12として2足移動ロボットを例にとって説明する。尚、2足移動体12は人であっても良い。   Here, a bipedal mobile robot will be described as an example of the bipedal moving body 12. The bipedal moving body 12 may be a person.

2足移動ロボット12は基体12aと、基体12aの上部から左右に延設された一対の腕部12bと、基体12aの下部から延設された左右一対の脚部12cと、基体12aの上面側に設けられた頭部12dと、それらの動作を制御するロボット制御部12eを備えると共に、左右の脚部12cのそれぞれの離床および着床を伴う動きにより、2足移動可能な機能を有する。ロボット制御部12eは、CPU、ROM、メモリおよび入出力回路などを備えるマイクロ・コンピュータからなる。詳しくは特開2006−015433号公報に記載されるので、ここでの説明は省略する。   The biped mobile robot 12 includes a base 12a, a pair of arms 12b extending from the top of the base 12a to the left and right, a pair of left and right legs 12c extending from the bottom of the base 12a, and an upper surface side of the base 12a. And a robot controller 12e for controlling the movement of the head 12d, and the left and right legs 12c have a function capable of being moved by two legs by the movement accompanied by getting off and landing. The robot control unit 12e is a microcomputer including a CPU, a ROM, a memory, an input / output circuit, and the like. Details are described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-015433, and a description thereof is omitted here.

リフタ14は2足移動ロボット12の上方において可動自在に設置されると共に、2足移動ロボット12が姿勢を崩して転倒しかけた場合、2足移動ロボット12を上方から支持する。   The lifter 14 is movably installed above the biped mobile robot 12 and supports the biped mobile robot 12 from above when the biped mobile robot 12 collapses its posture.

ハンガベルト18は2足移動ロボット12が姿勢を崩さずに自立して歩行する場合、歩行動作に影響を与えないように緩んだ状態(張力0の状態)にある。   The hanger belt 18 is in a relaxed state (a state of zero tension) so as not to affect the walking motion when the biped mobile robot 12 walks independently without breaking its posture.

リフタ14はその上方側でリフタZ軸ガイドフレーム20に接続される。具体的には、リフタZ軸ガイドフレーム20にはボールネジ20aが備えられ、リフタ14はボールネジ20aに適宜な接続部材を介して接続される。リフタZ軸ガイドフレーム20の上端にはZ軸電動モータ22が設置される。Z軸電動モータ22でボールネジ20aを回転させることにより、リフタ14はリフタZ軸ガイドフレーム20に対してZ方向に移動させられる。   The lifter 14 is connected to the lifter Z-axis guide frame 20 on the upper side thereof. Specifically, the lifter Z-axis guide frame 20 is provided with a ball screw 20a, and the lifter 14 is connected to the ball screw 20a via an appropriate connecting member. A Z-axis electric motor 22 is installed at the upper end of the lifter Z-axis guide frame 20. By rotating the ball screw 20 a by the Z-axis electric motor 22, the lifter 14 is moved in the Z direction with respect to the lifter Z-axis guide frame 20.

リフタZ軸ガイドフレーム20はその上方側でリフタY軸ガイドフレーム24に接続される。具体的には、リフタY軸ガイドフレーム24にはボールネジ(図示せず)が備えられ、リフタZ軸ガイドフレーム20はボールネジに適宜な接続部材を介して接続される。リフタY軸ガイドフレーム24の端部にはY軸電動モータ26が設置される。Y軸電動モータ26でボールネジを回転させることにより、リフタZ軸ガイドフレーム20(およびリフタ14)はリフタY軸ガイドフレーム24に対してY方向に移動させられる。   The lifter Z-axis guide frame 20 is connected to the lifter Y-axis guide frame 24 on the upper side thereof. Specifically, the lifter Y-axis guide frame 24 is provided with a ball screw (not shown), and the lifter Z-axis guide frame 20 is connected to the ball screw via an appropriate connection member. A Y-axis electric motor 26 is installed at the end of the lifter Y-axis guide frame 24. The lifter Z-axis guide frame 20 (and the lifter 14) is moved in the Y direction with respect to the lifter Y-axis guide frame 24 by rotating the ball screw with the Y-axis electric motor 26.

リフタY軸ガイドフレーム24はその上方側でリフタX軸ガイドフレーム28に摺動自在に接続される。リフタX軸ガイドフレーム28の下面部にはラック&ピニオン駆動方式のラック28aが備えられる。リフタY軸ガイドフレーム24の上面部にはX軸電動モータ30が設置される。X軸電動モータ30でラック28aに係合するピニオン(図示なし)を回転させることにより、リフタY軸ガイドフレーム24(およびリフタZ軸ガイドフレーム20およびリフタ14)はリフタX軸ガイドフレーム28に対してX方向に移動させられる。尚、リフタX軸ガイドフレーム28自体は適宜な支柱に固定される。以上より、リフタ14は3次元空間において3次元方向に移動自在とされる。   The lifter Y-axis guide frame 24 is slidably connected to the lifter X-axis guide frame 28 on the upper side thereof. A rack and pinion drive type rack 28 a is provided on the lower surface of the lifter X-axis guide frame 28. An X-axis electric motor 30 is installed on the upper surface of the lifter Y-axis guide frame 24. The lifter Y-axis guide frame 24 (and the lifter Z-axis guide frame 20 and the lifter 14) is rotated relative to the lifter X-axis guide frame 28 by rotating a pinion (not shown) engaged with the rack 28 a by the X-axis electric motor 30. Moved in the X direction. The lifter X-axis guide frame 28 itself is fixed to an appropriate support. As described above, the lifter 14 is movable in the three-dimensional direction in the three-dimensional space.

補助装置10は、2足移動ロボット12のX方向とY方向における位置を検出するXY平面センサ32を備える。XY平面センサ32は2足移動ロボット12が歩行する床面などの適宜な位置に設置されると共に、レーザ光を2足移動ロボット12に照射し、2足移動ロボット12から反射される反射光に基づいて2足移動ロボット12のX方向とY方向における位置(X座標、Y座標)に応じた信号を出力する。   The auxiliary device 10 includes an XY plane sensor 32 that detects the position of the biped mobile robot 12 in the X direction and the Y direction. The XY plane sensor 32 is installed at an appropriate position such as a floor surface on which the biped mobile robot 12 walks, irradiates the biped mobile robot 12 with laser light, and reflects reflected light reflected from the biped mobile robot 12. Based on this, a signal corresponding to the position (X coordinate, Y coordinate) in the X direction and Y direction of the biped robot 12 is output.

また、補助装置10は2足移動ロボット12のZ方向おける位置を検出するZ方向センサ34を備える。Z方向センサ34は2足移動ロボット12の腰位置に設けられると共に、レーザ光を床面に照射し、床面から反射される反射光に基づいて2足移動ロボット12のZ方向における位置(Z座標)に応じた信号を出力する。   The auxiliary device 10 includes a Z-direction sensor 34 that detects the position of the biped mobile robot 12 in the Z direction. The Z direction sensor 34 is provided at the waist position of the biped mobile robot 12, irradiates the floor surface with laser light, and the position (Z in the Z direction of the biped mobile robot 12 based on the reflected light reflected from the floor surface. A signal corresponding to the coordinates is output.

さらに、補助装置10は2足移動ロボット12の荷重を検出する荷重センサ36を備える。荷重センサ36はリフタ14とハンガ16の間に設置されると共に、ハンガ16より下部にかかる荷重、特に2足移動ロボット12から受ける荷重に応じた信号を出力する。   Furthermore, the auxiliary device 10 includes a load sensor 36 that detects the load of the biped mobile robot 12. The load sensor 36 is installed between the lifter 14 and the hanger 16 and outputs a signal corresponding to a load applied below the hanger 16, particularly a load received from the biped mobile robot 12.

XY平面センサ32とZ方向センサ34と荷重センサ36の出力信号は信号線を介してリフタ制御部38に入力される。また、前記した3個の電動モータ22、26、30も信号線を介してリフタ制御部38に接続される。   Output signals from the XY plane sensor 32, the Z direction sensor 34, and the load sensor 36 are input to the lifter control unit 38 via signal lines. The three electric motors 22, 26, 30 are also connected to the lifter control unit 38 through signal lines.

リフタ制御部38はCPU、ROM、メモリおよび入出力回路などを備えるマイクロ・コンピュータからなると共に、入力される各センサの出力信号に基づいて3個の電動モータ22、26、30の駆動を制御する。   The lifter control unit 38 is composed of a microcomputer including a CPU, a ROM, a memory, an input / output circuit, and the like, and controls the driving of the three electric motors 22, 26, 30 based on the output signals of the respective sensors. .

図2は、その制御を説明するフロー・チャートである。図示のプログラムは補助装置10の電源(図示なし)がオンされたとき、リフタ制御部38において実行される。   FIG. 2 is a flowchart for explaining the control. The illustrated program is executed by the lifter control unit 38 when the power supply (not shown) of the auxiliary device 10 is turned on.

S10において、このプログラムの制御ルーチンに用いられるカウンタnを0にリセットする。   In S10, the counter n used in the control routine of this program is reset to zero.

次いでS12に進み、リフタ14と2足移動ロボット12の初期位置(リフタ14のX、Y、Z座標Xlift_0、Ylift_0、Zlift_0と2足移動ロボット12のX、Y、Z座標Xrobot_0、Yrobot_0、Zrobot_0)を検出する。リフタ14のX、Y、Z座標Xlift_0、Ylift_0、Zlift_0は、3個の電動モータ22、26、30それぞれに付随するロータリエンコーダの出力信号に基づいて検出される。2足移動ロボット12の初期位置は、前記したXY平面センサ32とZ方向センサ34の出力信号に基づいて検出される。   Next, in S12, the initial positions of the lifter 14 and the biped mobile robot 12 (X, Y, Z coordinates Xlift_0, Ylift_0, Zlift_0 of the lifter 14 and X, Y, Z coordinates Xrobot_0, Yrobot_0, Zrobot_0 of the biped mobile robot 12). Is detected. The X, Y, and Z coordinates Xlift_0, Ylift_0, and Zlift_0 of the lifter 14 are detected based on the output signals of the rotary encoders associated with the three electric motors 22, 26, and 30, respectively. The initial position of the biped mobile robot 12 is detected based on the output signals of the XY plane sensor 32 and the Z direction sensor 34 described above.

リフタ14と2足移動ロボット12の初期位置は、前記したハンガベルト18の緩み量が最小となるように設定される。また、図示のように、リフタ14と2足移動ロボット12の初期位置の偏差Δx、Δy、Δzが算出される。   The initial positions of the lifter 14 and the bipedal mobile robot 12 are set so that the amount of looseness of the hanger belt 18 is minimized. Further, as shown in the figure, deviations Δx, Δy, Δz between the initial positions of the lifter 14 and the bipedal mobile robot 12 are calculated.

次いでS14に進み、2足移動ロボット12のX座標Xrobot_nとリフタ14のX座標Xlift_nの差の絶対値が所定値σ未満であるか否か、あるいは2足移動ロボット12のX方向の歩行速度Vrobotx_nの絶対値が所定速度τ未満であるか否か判断する。2足移動ロボット12のX方向の歩行速度Vrobotx_nはプログラムループにおける前回のX座標Xrobot_n-1と今回のX座標Xrobot_nの差から算出する。   Next, in S14, whether or not the absolute value of the difference between the X coordinate Xrobot_n of the biped mobile robot 12 and the X coordinate Xlift_n of the lifter 14 is less than a predetermined value σ, or the walking speed Vrobotx_n of the biped mobile robot 12 in the X direction. It is determined whether the absolute value of is less than a predetermined speed τ. The walking speed Vrobotx_n in the X direction of the biped mobile robot 12 is calculated from the difference between the previous X coordinate Xrobot_n-1 and the current X coordinate Xrobot_n in the program loop.

S14において肯定される場合、S16に進んでリフタ14のX方向の速度ゲインKβを小さい値(Low)に設定する。一方、S14において否定される場合、S18に進んでリフタのX方向の速度ゲインKβを大きい値(High)に設定する。   When the result in S14 is affirmative, the program proceeds to S16, in which the speed gain Kβ in the X direction of the lifter 14 is set to a small value (Low). On the other hand, when the result in S14 is negative, the program proceeds to S18 where the speed gain Kβ in the X direction of the lifter is set to a large value (High).

次いでS20に進み、2足移動ロボット12のY座標Yrobot_nとリフタ14のY座標Ylift_nの差の絶対値が所定値θ未満であるか否か、あるいは2足移動ロボット12のY方向の歩行速度Vroboty_nの絶対値が所定速度ρ未満であるか否か判断する。2足移動ロボット12のY方向の歩行速度Vroboty_nはプログラムループにおける前回のY座標Yrobot_n-1と今回のY座標Yrobot_nの差から算出する。   Next, in S20, whether or not the absolute value of the difference between the Y coordinate Yrobot_n of the biped mobile robot 12 and the Y coordinate Ylift_n of the lifter 14 is less than a predetermined value θ, or the walking speed Vroboty_n of the biped mobile robot 12 in the Y direction. It is determined whether the absolute value of is less than a predetermined speed ρ. The walking speed Vroboty_n in the Y direction of the biped mobile robot 12 is calculated from the difference between the previous Y coordinate Yrobot_n-1 and the current Y coordinate Yrobot_n in the program loop.

S20において肯定される場合、S22に進んでリフタ14のY方向の速度ゲインKγをLowに設定する。一方、S20において否定される場合、S24に進んでリフタ14のY方向の速度ゲインKγをHighに設定する。   When the result in S20 is affirmative, the program proceeds to S22, in which the speed gain Kγ in the Y direction of the lifter 14 is set to Low. On the other hand, when the result in S20 is negative, the program proceeds to S24, in which the speed gain Kγ in the Y direction of the lifter 14 is set to High.

S14やS20において否定されるとき、リフタ14の速度ゲインKβ、KγをHighに設定するのは、2足移動ロボット12とリフタ14の位置が離れている場合、あるいは2足移動ロボット12の移動速度が大きい場合には、リフタ14を2足移動ロボット12に応答性良く追従させるべく、リフタ14の移動速度も大きく変更する必要があるためである。   When the result in S14 or S20 is negative, the speed gains Kβ and Kγ of the lifter 14 are set to High when the biped mobile robot 12 and the lifter 14 are separated from each other, or the moving speed of the biped mobile robot 12 This is because the moving speed of the lifter 14 needs to be greatly changed so that the lifter 14 follows the biped mobile robot 12 with good responsiveness.

次いでS26に進み、リフタ14のX、Y、Z方向の移動速度Vliftx_n、Vlifty_n、Vliftz_nを算出する。リフタ14のX方向の移動速度Vliftx_nは、具体的には、プログラムループにおける前回のX方向の移動速度Vliftx_n-1に、X方向の2足移動ロボット12の位置Xrobot_nからリフタ14の位置Xlift_nと初期位置の偏差Δxを減算した値に速度ゲインKβを乗じたものを加算することによって算出される。リフタ14のY方向の移動速度Vlifty_nおよびZ方向の移動速度Vliftz_nについても同様に算出される。   Next, in S26, the movement speeds Vliftx_n, Vlifty_n and Vliftz_n of the lifter 14 in the X, Y and Z directions are calculated. Specifically, the movement speed Vliftx_n of the lifter 14 in the X direction is initially set to the position Xlift_n of the lifter 14 from the position Xrobot_n of the biped mobile robot 12 in the X direction to the previous movement speed Vliftx_n-1 of the X direction in the program loop. It is calculated by adding the value obtained by subtracting the position deviation Δx and the speed gain Kβ. The movement speed Vlifty_n in the Y direction and the movement speed Vliftz_n in the Z direction of the lifter 14 are similarly calculated.

リフタ制御部38は、リフタ14が移動速度Vliftx_n、Vlifty_n、Vliftz_nで移動するように3個の電動モータ22、26、30それぞれに駆動指令値を送出する。   The lifter control unit 38 sends drive command values to the three electric motors 22, 26, and 30 so that the lifter 14 moves at the movement speeds Vliftx_n, Vlifty_n, and Vliftz_n.

次いでS28に進み、2足移動ロボット12が所定エリア内に位置するか否か判断する。これは、図1の安全柵40に近接スイッチなどを設け、そのスイッチのオン・オフから判断する。S28で肯定される場合、S30に進んで荷重センサ36によって検出された荷重が所定荷重α未満であるか否か判断する。   Next, in S28, it is determined whether or not the biped mobile robot 12 is located within a predetermined area. This is determined by providing a proximity switch or the like on the safety fence 40 in FIG. When the result in S28 is affirmative, the program proceeds to S30, in which it is determined whether or not the load detected by the load sensor 36 is less than the predetermined load α.

S30で肯定される場合にはS32に進んで、補助装置10の電源がオンされているか否か判断する。肯定される場合、S34に進んでカウンタnを1つインクリメントする。   If the result in S30 is affirmative, the program proceeds to S32, in which it is determined whether the auxiliary device 10 is powered on. If the determination is affirmative, the process proceeds to S34 and the counter n is incremented by one.

次いでS36に進み、リフタ14と2足移動ロボット12の位置(リフタ14のX、Y、Z座標Xlift_n、Ylift_n、Zlift_nと2足移動ロボット12のX、Y、Z座標Xrobot_n、Yrobot_n、Zrobot_n)を再度検出し、S14に進む。   Next, in S36, the positions of the lifter 14 and the biped mobile robot 12 (X, Y, Z coordinates Xlift_n, Ylift_n, Zlift_n of the lifter 14 and X, Y, Z coordinates Xrobot_n, Yrobot_n, Zrobot_n of the biped mobile robot 12) are determined. It detects again and progresses to S14.

S28、S30およびS32において否定されない限り、S14からS36の処理が繰り返される。即ち、リフタ14のX、Y、Z方向の移動速度Vliftx_n、Vlifty_n、Vliftz_nがリフタ14と2足移動ロボット12の位置の偏差に基づいて算出され続ける結果、リフタ14は2足移動ロボット12に追従するように移動することになる。   Unless the result is negative in S28, S30, and S32, the processes from S14 to S36 are repeated. That is, the lifters 14 follow the biped mobile robot 12 as a result of continuing to calculate the movement speeds Vliftx_n, Vlifty_n, Vliftz_n in the X, Y, and Z directions of the lifter 14 based on the positional deviation between the lifter 14 and the biped mobile robot 12. Will move.

S30において否定される場合、S38に進んでX方向とY方向の移動速度Vliftx_n、Vlifty_nを0に設定すると共に、Z方向の移動速度Vliftz_nを最大速度Vz_Maxに設定し、プログラムを終了する。即ち、S30において否定される場合、2足移動ロボット12が姿勢を崩して転倒しかける状況にあると判断し、リフタ14のX方向とY方向の移動を停止させると共に、リフタ14を上方に移動させることで2足移動ロボット12を上方から支持するようにした。また、S28で否定される場合もS38に進んで同様の処理を実行するようにした。これは、移動ロボット12が所定エリア内に位置しない場合、即ち移動ロボット12が安全柵40に衝突する場合にはその後に転倒する可能性が高く、転倒を事前に回避するためである。尚、Z方向の移動速度Vliftz_nは所定時間経過後に0とする。   When the result in S30 is negative, the program proceeds to S38, in which the moving speeds Vliftx_n and Vlifty_n in the X and Y directions are set to 0, the moving speed Vliftz_n in the Z direction is set to the maximum speed Vz_Max, and the program ends. That is, when the result in S30 is negative, it is determined that the bipedal mobile robot 12 is in a situation where the posture of the bipedal mobile robot 12 collapses, and the movement of the lifter 14 in the X and Y directions is stopped and the lifter 14 is moved upward. Thus, the bipedal mobile robot 12 is supported from above. Further, when the result in S28 is NO, the program proceeds to S38 and the same process is executed. This is because when the mobile robot 12 is not located within the predetermined area, that is, when the mobile robot 12 collides with the safety fence 40, there is a high possibility that the mobile robot 12 will subsequently fall, and the fall is avoided in advance. The moving speed Vliftz_n in the Z direction is set to 0 after a predetermined time has elapsed.

S32において否定される場合、S40に進んで速度ゲインKβ、Kγを0にリセットし、プログラムを終了する。   When the result in S32 is negative, the program proceeds to S40, in which the speed gains Kβ and Kγ are reset to 0, and the program ends.

以上のように、この発明の第1実施例にあっては、2足移動体12にハンガベルト18を介して接続されると共に、2足移動体12が姿勢を崩したときに2足移動体12を上方から支持するリフタ14を3次元空間において移動自在なリフタ移動手段(リフタZ軸ガイドフレーム20、Z軸電動モータ22、リフタY軸ガイドフレーム24、Y軸電動モータ26、リフタX軸ガイドフレーム28、X軸電動モータ30)と、リフタ移動手段の動作を制御するリフタ制御部38と、3次元空間における2足移動体12の位置を検出する検出手段(XY平面センサ32、Z方向センサ34)とを備えると共に、検出された2足移動体12の位置に基づいてリフタ14が2足移動体12に追従するようにリフタ移動手段の動作を制御する(S26)如く構成したので、ハンガベルト18の緩み量を少なくでき、よって2足移動体12が姿勢を崩して転倒しかけた場合、その荷重を支持するときの衝撃を緩和させることができる。   As described above, in the first embodiment of the present invention, the biped mobile body 12 is connected to the biped mobile body 12 via the hanger belt 18 and the biped mobile body 12 loses its posture. Lifter moving means (lifter Z-axis guide frame 20, Z-axis electric motor 22, lifter Y-axis guide frame 24, Y-axis electric motor 26, lifter X-axis guide) which can move lifter 14 supporting 12 from above in a three-dimensional space. Frame 28, X-axis electric motor 30), lifter control unit 38 for controlling the operation of the lifter moving means, and detecting means (XY plane sensor 32, Z direction sensor) for detecting the position of biped moving body 12 in a three-dimensional space. 34) and the operation of the lifter moving means is controlled so that the lifter 14 follows the biped moving body 12 based on the detected position of the biped moving body 12 (S26). Since Ku configuration, it is possible to reduce the loosening amount of the hanger belt 18, thus if the two-legged mobile body 12 is about to fall to break the posture, it is possible to alleviate the impact at the time of supporting the load.

また、リフタ14に作用する2足移動体12の荷重を検出する荷重センサ36を備えると共に、検出された荷重が所定荷重α以上であるとき、リフタ14を上方に移動させるようにリフタ移動手段の動作を制御する(S30、S38)如く構成したので、2足移動体12が姿勢を崩して転倒しかけた場合、その荷重を支持するときの衝撃を一層緩和させることができる。また、リフタ14の位置を検出するリフタ位置検出手段(電動モータ22、26,30にそれぞれ付随するロータリエンコーダ)を備え、検出された2足移動体12の位置とリフタ14の位置の差(Xrobot_n−Xlift_n、Yrobot_n−Ylift_n)を算出するSと共に、算出された差(Xrobot_n−Xlift_n、Yrobot_n−Ylift_n)が所定値(σ、θ)未満であるとき(S14、S20)、電動モータ22、26の移動速度(Vliftx_n、Vlifty_n)を規定する速度ゲイン値(Kβ、Kγ)を第1の値(Low)に設定する(S16、S22)一方、算出された差(Xrobot_n−Xlift_n、Yrobot_n−Ylift_n)が所定値(σ、θ)以上であるとき(S14、S20)、速度ゲイン値(Kβ、Kγ)を第1の値よりも大きい第2の値(High)に設定する(S18、S24)如く構成した。 In addition, a load sensor 36 that detects the load of the bipedal moving body 12 acting on the lifter 14 is provided, and when the detected load is equal to or greater than the predetermined load α, the lifter moving means moves the lifter 14 upward. Since the operation is controlled (S30, S38), when the bipedal moving body 12 collapses in a posture, the impact when supporting the load can be further alleviated. Further, there is provided lifter position detecting means (rotary encoder associated with each of the electric motors 22, 26, 30) for detecting the position of the lifter 14, and the difference between the detected position of the bipedal moving body 12 and the position of the lifter 14 (Xrobot_n When S is calculated as −Xlift_n, Yrobot_n−Ylift_n) and the calculated difference (Xrobot_n−Xlift_n, Yrobot_n−Ylift_n) is less than a predetermined value (σ, θ) (S14, S20), the electric motors 22, 26 The speed gain values (Kβ, Kγ) that define the moving speeds (Vliftx_n, Vlifty_n) are set to the first values (Low) (S16, S22), while the calculated differences (Xrobot_n−Xlift_n, Yrobot_n−Ylift_n) When it is equal to or greater than the predetermined value (σ, θ) (S14, S20), the speed gain value (Kβ, Kγ) is set to a second value (High) larger than the first value (S18, S24). did.

図3は、この発明の第2実施例に係る2足移動体の補助装置を全体的に示す概略図である。第1実施例と同一の構成については同一の符号を付すと共に、説明を省略する。   FIG. 3 is a schematic view generally showing an auxiliary device for a bipedal moving body according to the second embodiment of the present invention. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

第2実施例に係る2足移動体の補助装置にあっては、2足移動体12をトレッドミル42の上で歩行させると共に、トレッドミル42を介してリフタ14の動作を制御するようにした。第2実施例においても、2足移動体12として2足移動ロボットを例にとって説明する。尚、2足移動体12は人であっても良い。   In the auxiliary device for the biped moving body according to the second embodiment, the biped moving body 12 is caused to walk on the treadmill 42 and the operation of the lifter 14 is controlled via the treadmill 42. . Also in the second embodiment, a bipedal mobile robot will be described as an example of the bipedal moving body 12. The bipedal moving body 12 may be a person.

トレッドミル42は、2足移動ロボット12が歩行自在なエンドレスベルト42aと、エンドレスベルト42aを駆動する電動モータ42bと、電動モータ42bの動作を制御するベルト制御部42cとからなる。   The treadmill 42 includes an endless belt 42a on which the biped mobile robot 12 can walk, an electric motor 42b that drives the endless belt 42a, and a belt controller 42c that controls the operation of the electric motor 42b.

エンドレスベルト42aは、トレッドミル42の両端部に設けられる2個のローラ42d、42eに掛け渡され、電動モータ42bはその内のローラ42dを回転させることによってエンドレスベルト42aを移動させる。   The endless belt 42a is stretched around two rollers 42d and 42e provided at both ends of the treadmill 42, and the electric motor 42b moves the endless belt 42a by rotating the roller 42d therein.

トレッドミル42の前部と後部には2個のX軸リミットセンサ42f、42gが配置される。X軸リミットセンサ42f、42gはそれぞれエンドレスベルト42aの対岸に設置される反射体42h、42iに向けてレーザ光を照射し、反射体42h、42iからの反射光を検知する。   Two X-axis limit sensors 42f and 42g are arranged at the front and rear of the treadmill 42. The X-axis limit sensors 42f and 42g irradiate laser beams toward the reflectors 42h and 42i installed on the opposite shore of the endless belt 42a, and detect the reflected light from the reflectors 42h and 42i.

また、トレッドミルの前部左右には2個のY軸リミットセンサ42j、42kが配置される。Y軸リミットセンサ42j、42kはそれぞれトレッドミル42の後部に設置される反射体42l、42mに向けてレーザ光を照射し、反射体42l、42mからの反射光を検知する。   Two Y-axis limit sensors 42j and 42k are arranged on the left and right of the front portion of the treadmill. The Y-axis limit sensors 42j and 42k irradiate laser light toward the reflectors 42l and 42m installed at the rear part of the treadmill 42, and detect the reflected light from the reflectors 42l and 42m.

X軸リミットセンサ42f、42gおよびY軸リミットセンサ42j、42kの出力信号はベルト制御部42cに入力される。また、XY平面センサ32とZ方向センサ34と荷重センサ36の出力信号もベルト制御部42cに入力される。   Output signals from the X-axis limit sensors 42f and 42g and the Y-axis limit sensors 42j and 42k are input to the belt control unit 42c. Further, output signals from the XY plane sensor 32, the Z direction sensor 34, and the load sensor 36 are also input to the belt control unit 42c.

ベルト制御部42cは、CPU、ROM、メモリおよび入出力回路などを備えるマイクロ・コンピュータからなると共に、入力される各センサの出力信号に基づいて電動モータ42bの駆動を制御する。また、図示のように、ベルト制御部42cとリフタ制御部38は互いに通信自在に接続されると共に、リフタ制御部38はベルト制御部42cを介して送信される各種情報に基づいて前記した3個の電動モータ22、26、30の駆動を制御する。   The belt control unit 42c includes a microcomputer including a CPU, a ROM, a memory, an input / output circuit, and the like, and controls driving of the electric motor 42b based on the output signals of the sensors. Also, as shown in the figure, the belt control unit 42c and the lifter control unit 38 are connected to each other so as to be communicable with each other, and the lifter control unit 38 is configured based on various information transmitted via the belt control unit 42c. The driving of the electric motors 22, 26, 30 is controlled.

図4は、それら制御を説明するフロー・チャートである。左側のフロー・チャートがベルト制御部42cにおいて実行されるプログラムであり、右側のフロー・チャートがリフタ制御部38において実行されるプログラムである。これらのプログラムは、補助装置10の電源(図示なし)がオンされたとき、ベルト制御部42cとリフタ制御部38においてそれぞれ並行して実行される。   FIG. 4 is a flowchart for explaining these controls. The left flow chart is a program executed in the belt control unit 42c, and the right flow chart is a program executed in the lifter control unit 38. These programs are executed in parallel in the belt control unit 42c and the lifter control unit 38, respectively, when the power supply (not shown) of the auxiliary device 10 is turned on.

まず左側のベルト制御部42cにおいて実行されるプログラムについて説明すると、S100において、2足移動ロボット12のX方向の目標位置Xaを設定する。この目標位置Xaは、2足移動ロボット12をエンドレスベルト42a上でX方向において定位置で歩行させるに際して定められる目標位置である。   First, the program executed in the left belt control unit 42c will be described. In S100, the target position Xa in the X direction of the biped mobile robot 12 is set. This target position Xa is a target position determined when the biped mobile robot 12 is walked at a fixed position in the X direction on the endless belt 42a.

次いでS102に進み、このプログラムの制御ルーチンに用いられるカウンタnを0にリセットする。   Next, in S102, the counter n used in the control routine of this program is reset to zero.

次いでS104に進み、2足移動ロボット12の初期位置(X、Y、Z座標Xrobot_0、Yrobot_0、Zrobot_0)を検出する。検出された2足移動ロボット12の初期位置に関する情報はリフタ制御部38に送信される。   Next, in S104, the initial position (X, Y, Z coordinates Xrobot_0, Yrobot_0, Zrobot_0) of the biped mobile robot 12 is detected. Information about the detected initial position of the biped mobile robot 12 is transmitted to the lifter control unit 38.

次いでS106に進み、2足移動ロボット12が歩行開始(歩き出し)したか否か判断する。具体的には、2足移動ロボット12のX方向の位置についてプログラムループにおける前回値と今回値を比較し、2値が異なる場合、2足移動ロボット12が歩行開始したと判断する。   Next, in S106, it is determined whether or not the bipedal mobile robot 12 has started walking (starts walking). Specifically, the previous value and the current value in the program loop are compared for the position of the biped mobile robot 12 in the X direction, and if the two values are different, it is determined that the biped mobile robot 12 has started walking.

次いでS108に進み、エンドレスベルト42aのX方向の速度ゲインKαをHighに設定する。ここで速度ゲインKαをHighに設定するのは、2足移動ロボット12の歩き出しに合わせてエンドレスベルト42aを速く移動させるためである。   Next, in S108, the speed gain Kα in the X direction of the endless belt 42a is set to High. Here, the reason why the speed gain Kα is set to High is to move the endless belt 42 a quickly in accordance with the start of the bipedal mobile robot 12.

次いでS110に進み、検出された2足移動ロボット12のX方向の位置Xrobot_nが目標位置Xaに対して±100mmの範囲内にあるか否か判断する。否定される場合、S112に進んでエンドレスベルト42aの速度ゲインKαをHighに設定する。   Next, in S110, it is determined whether or not the detected position Xrobot_n in the X direction of the biped mobile robot 12 is within a range of ± 100 mm with respect to the target position Xa. When negative, it progresses to S112 and sets the speed gain K (alpha) of the endless belt 42a to High.

一方、S110において肯定される場合、S114に進んで検出された2足移動ロボット12のX方向の位置Xrobot_nが目標位置Xaに対して±100mmの範囲内にある状態が1sec以上維持されたか否か判断する。否定される場合、S112に進んでエンドレスベルト42aの速度ゲインKαをHighに設定する。   On the other hand, if the result in S110 is affirmative, whether or not the position Xrobot_n in the X direction of the biped mobile robot 12 detected in S114 is within a range of ± 100 mm with respect to the target position Xa is maintained for 1 sec or longer. to decide. When negative, it progresses to S112 and sets the speed gain K (alpha) of the endless belt 42a to High.

一方、S114において肯定される場合、S116に進んでエンドレスベルト42aの速度ゲインKαをLowに設定する。エンドレスベルト42aの速度ゲインKαに関する情報はリフタ制御部38に送信される。   On the other hand, when the result in S114 is affirmative, the program proceeds to S116, in which the speed gain Kα of the endless belt 42a is set to Low. Information regarding the speed gain Kα of the endless belt 42 a is transmitted to the lifter control unit 38.

次いでS118に進み、エンドレスベルト42aのX方向の移動速度Vbelt_nを算出する。エンドレスベルト42aのX方向の移動速度Vbelt_nは、具体的には、プログラムループにおける前回の移動速度Vbelt_n-1に、目標位置XaからX方向の2足移動ロボットの位置Xrobot_nを減算した値に速度ゲインKαを乗じたものを加算することによって算出される。   Next, in S118, the moving speed Vbelt_n in the X direction of the endless belt 42a is calculated. Specifically, the X-direction moving speed Vbelt_n of the endless belt 42a is obtained by subtracting the position Xrobot_n of the biped mobile robot in the X direction from the target position Xa to the previous moving speed Vbelt_n-1 in the program loop. Calculated by adding the product of Kα.

ベルト制御部42cは、エンドレスベルト42aが移動速度Vbelt_nで移動するように電動モータ42bに駆動指令値を送出する。   The belt controller 42c sends a drive command value to the electric motor 42b so that the endless belt 42a moves at the moving speed Vbelt_n.

次いでS120に進み、2足移動ロボット12が所定エリア内に位置するか否か判断する。これは、X軸リミットセンサ42f、42gとY軸リミットセンサ42j、42kの出力信号に基づいて判断する。S120で肯定される場合、S122に進んで荷重センサ36によって検出された荷重が所定荷重α未満であるか否か判断する。S120やS122の判断結果に関する情報もリフタ制御部38に送信される。   Next, in S120, it is determined whether or not the biped mobile robot 12 is located within a predetermined area. This is determined based on the output signals of the X-axis limit sensors 42f and 42g and the Y-axis limit sensors 42j and 42k. When the result in S120 is affirmative, the program proceeds to S122, in which it is determined whether or not the load detected by the load sensor 36 is less than the predetermined load α. Information regarding the determination results of S120 and S122 is also transmitted to the lifter control unit 38.

S122において肯定される場合、S124に進んで補助装置10の電源がオンされているか否か判断する。この判断結果もリフタ制御部38に送信される。S124において肯定される場合、S126に進んでカウンタnを1つインクリメントする。   If the determination in S122 is affirmative, the process proceeds to S124 to determine whether or not the auxiliary device 10 is powered on. This determination result is also transmitted to the lifter control unit 38. If the result in S124 is affirmative, the program proceeds to S126 and the counter n is incremented by one.

次いでS128に進み、2足移動ロボット12の位置(X、Y、Z座標Xrobot_n、Yrobot_n、Zrobot_n)を再度検出し、S110に進む。S128で検出された2足移動ロボット12の位置に関する情報もリフタ制御部38に送信される。   Next, in S128, the position (X, Y, Z coordinates Xrobot_n, Yrobot_n, Zrobot_n) of the biped mobile robot 12 is detected again, and the process proceeds to S110. Information regarding the position of the biped mobile robot 12 detected in S128 is also transmitted to the lifter control unit 38.

S120、S122およびS124において否定されない限り、S110からS128の処理が繰り返される。即ち、エンドレスベルト42aのX方向の移動速度Vbelt_nが目標位置Xaと2足移動ロボット12の位置Xrobot_nの偏差に基づいて算出され続ける結果、2足移動ロボット12が3次元空間において目標位置Xaを含む所定範囲に位置するようにエンドレスベルト42aの動作が制御されることになる。   Unless it is denied in S120, S122, and S124, the processing from S110 to S128 is repeated. That is, as a result of continuing to calculate the moving speed Vbelt_n in the X direction of the endless belt 42a based on the deviation between the target position Xa and the position Xrobot_n of the biped mobile robot 12, the biped mobile robot 12 includes the target position Xa in the three-dimensional space. The operation of the endless belt 42a is controlled so as to be positioned within the predetermined range.

S122において否定される場合、S130に進んでエンドレスベルト42aのX方向の移動速度Vbelt_nを0に設定し、プログラムを終了する。即ち、S122において否定される場合、2足移動ロボット12が姿勢を崩して転倒しかける状況にあると判断し、エンドレスベルト42aの移動を停止させるようにした。また、S120で否定される場合もS130に進んで同様の処理を実行するようにした。これは、移動ロボット12が所定エリア内に位置しない場合、即ち移動ロボット12がエンドレスベルト42aから逸脱する場合にはその後に転倒する可能性が高いためである。   When the result in S122 is negative, the program proceeds to S130, in which the moving speed Vbelt_n in the X direction of the endless belt 42a is set to 0, and the program ends. That is, when the result in S122 is NO, it is determined that the bipedal mobile robot 12 is in a situation where the posture of the bipedal mobile robot 12 collapses, and the movement of the endless belt 42a is stopped. Further, when the result in S120 is negative, the process proceeds to S130 and the same process is executed. This is because when the mobile robot 12 is not located within the predetermined area, that is, when the mobile robot 12 deviates from the endless belt 42a, there is a high possibility that the mobile robot 12 will fall over.

S124において否定される場合、S132に進んで速度ゲインKαを0にリセットし、プログラムを終了する。   When the result in S124 is negative, the program proceeds to S132 where the speed gain Kα is reset to 0 and the program is terminated.

次いで、右側のリフタ制御部38において実行されるプログラムについて説明すると、S200において、このプログラムの制御ルーチンに用いられるカウンタnを0にリセットする。   Next, the program executed in the right-side lifter control unit 38 will be described. In S200, the counter n used for the control routine of this program is reset to zero.

次いでS202に進み、リフタ14の初期位置(X、Y、Z座標Xlift_0、Ylift_0、Zlift_0)を検出する。また、図示のように、ベルト制御部42cから送信される2足移動ロボット12の初期位置(X、Y、Z座標Xrobot_0、Yrobot_0、Zrobot_0)との偏差Δx、Δy、Δzを算出する。   Next, in S202, the initial position (X, Y, Z coordinates Xlift_0, Ylift_0, Zlift_0) of the lifter 14 is detected. Further, as shown in the figure, deviations Δx, Δy, Δz from the initial position (X, Y, Z coordinates Xrobot_0, Yrobot_0, Zrobot_0) of the biped mobile robot 12 transmitted from the belt control unit 42c are calculated.

次いでS204に進み、リフタ14のX方向の速度ゲインKβをHighに設定する。ここで速度ゲインKβをHighに設定するのは、2足移動ロボット12の歩き出しに備えてリフタ14を速く移動させるためである。   Next, in S204, the speed gain Kβ in the X direction of the lifter 14 is set to High. Here, the speed gain Kβ is set to High in order to move the lifter 14 quickly in preparation for the biped mobile robot 12 to start walking.

次いでS206に進み、ベルト制御部42cから送信されるエンドレスベルト42aの速度ゲインKαに関する情報に基づいてその速度ゲインKαがHighであるかLowであるか判断する。エンドレスベルト42aの速度ゲインKαがLowである場合、S208に進んでリフタ14のX方向の速度ゲインKβもLowに設定する。一方、エンドレスベルト42aの速度ゲインKαがHighである場合、S210に進んでリフタ14のX方向の速度ゲインKβもHighに設定する。エンドレスベルト42aの速度ゲインKαに合わせてリフタ14の速度ゲインKβを変更するのは、エンドレスベルト42aの移動速度を大きく変更する必要がある場合は、2足移動ロボット12が大きく移動する場合であるから、リフタ14の移動速度も大きく変更する必要があるためである。   Next, in S206, based on the information regarding the speed gain Kα of the endless belt 42a transmitted from the belt control unit 42c, it is determined whether the speed gain Kα is High or Low. When the speed gain Kα of the endless belt 42a is Low, the process proceeds to S208, and the speed gain Kβ in the X direction of the lifter 14 is also set to Low. On the other hand, when the speed gain Kα of the endless belt 42a is High, the process proceeds to S210, and the speed gain Kβ in the X direction of the lifter 14 is also set to High. The speed gain Kβ of the lifter 14 is changed in accordance with the speed gain Kα of the endless belt 42a when the moving speed of the endless belt 42a needs to be largely changed when the biped mobile robot 12 moves greatly. This is because the moving speed of the lifter 14 needs to be greatly changed.

次いでS212に進み、ベルト制御部42cから送信された2足移動ロボット12のY座標Yrobot_nとリフタ14のY座標Ylift_nの差の絶対値が所定値θ未満であるか否か、あるいは2足移動ロボット12のY方向の歩行速度Vroboty_nの絶対値が所定速度ρ未満であるか否か判断する。2足移動ロボット12のY方向の歩行速度Vroboty_nは、プログラムループにおける前回のY座標Yrobot_n-1と今回のY座標Yrobot_nの差から算出する。   Next, in S212, whether or not the absolute value of the difference between the Y coordinate Yrobot_n of the biped mobile robot 12 and the Y coordinate Ylift_n of the lifter 14 transmitted from the belt control unit 42c is less than a predetermined value θ, or the biped mobile robot. It is determined whether or not the absolute value of the 12 walking speeds Vroboty_n in the Y direction is less than the predetermined speed ρ. The walking speed Vroboty_n in the Y direction of the biped robot 12 is calculated from the difference between the previous Y coordinate Yrobot_n-1 and the current Y coordinate Yrobot_n in the program loop.

S212において肯定される場合、S214に進んでリフタ14のY方向の速度ゲインKγをLowに設定する。一方、S212において否定される場合、S216に進んでリフタ14のY方向の速度ゲインKγをHighに設定する。ここで速度ゲインKγをHighに設定するのは、2足移動ロボット12とリフタ14の位置が離れている場合、あるいは2足移動ロボット12の移動速度が大きい場合には、リフタ14を2足移動ロボット12に応答性良く追従させるべく、リフタ14の移動速度も大きく変更する必要があるためである。   When the result in S212 is affirmative, the program proceeds to S214, in which the speed gain Kγ in the Y direction of the lifter 14 is set to Low. On the other hand, when the result in S212 is negative, the program proceeds to S216, in which the speed gain Kγ in the Y direction of the lifter 14 is set to High. Here, the speed gain Kγ is set to High when the biped mobile robot 12 and the lifter 14 are separated from each other, or when the moving speed of the biped mobile robot 12 is high, the lifter 14 is moved by two legs. This is because the moving speed of the lifter 14 needs to be greatly changed in order to follow the robot 12 with good responsiveness.

次いでS218に進み、リフタ14のX、Y、Z方向の移動速度Vliftx_n、Vlifty_n、Vliftz_nを算出する。リフタ14のX方向の移動速度Vliftx_nは、具体的には、プログラムループにおける前回の移動速度Vliftx_n-1に、ベルト制御部42cから送信されるX方向の2足移動ロボット12の位置Xrobot_nからリフタ14の位置Xlift_nと初期位置の偏差Δxを減算した値に速度ゲインKβを乗じたものを加算することによって算出される。リフタ14のY方向の移動速度Vlifty_nやZ方向の移動速度Vliftz_nについても同様に算出される。   Next, in S218, the movement speeds Vliftx_n, Vlifty_n, and Vliftz_n of the lifter 14 in the X, Y, and Z directions are calculated. Specifically, the movement speed Vliftx_n of the lifter 14 in the X direction is changed from the position Xrobot_n of the biped mobile robot 12 in the X direction transmitted from the belt control unit 42c to the previous movement speed Vliftx_n-1 in the program loop. Is calculated by adding a value obtained by subtracting a deviation Δx between the initial position Xlift_n and the initial position and a speed gain Kβ. The movement speed Vlifty_n in the Y direction and the movement speed Vliftz_n in the Z direction of the lifter 14 are similarly calculated.

リフタ制御部38は、リフタ14が移動速度Vliftx_n、Vlifty_n、Vliftz_nで移動するように3個の電動モータ22、26、30それぞれに駆動指令値を送出する。   The lifter control unit 38 sends drive command values to the three electric motors 22, 26, and 30 so that the lifter 14 moves at the movement speeds Vliftx_n, Vlifty_n, and Vliftz_n.

次いでS220に進み、2足移動ロボット12が所定エリア内に位置するか否か判断する。ここでは、ベルト制御部42cから送信されるS120の判断結果に基づいて判断する。肯定される場合、S222に進んで荷重センサ36によって検出された荷重が所定荷重α未満であるか否か判断する。ここでの判断も、ベルト制御部42cから送信されるS122の判断結果に基づいて行う。   Next, in S220, it is determined whether or not the biped mobile robot 12 is located within a predetermined area. Here, the determination is made based on the determination result of S120 transmitted from the belt control unit 42c. If the determination is affirmative, the routine proceeds to S222, where it is determined whether or not the load detected by the load sensor 36 is less than the predetermined load α. This determination is also made based on the determination result of S122 transmitted from the belt control unit 42c.

S222で肯定される場合、S224に進んで補助装置10の電源がオンされているか否か判断する。ここでの判断も、ベルト制御部42cから送信されるS124の判断結果に基づいて行う。S224で肯定される場合、S226に進んでカウンタnを1つインクリメントする。   If the result in S222 is affirmative, the program proceeds to S224, in which it is determined whether the auxiliary device 10 is powered on. This determination is also made based on the determination result of S124 transmitted from the belt control unit 42c. When the result in S224 is affirmative, the program proceeds to S226 and the counter n is incremented by one.

次いでS228に進み、リフタ14の位置(X、Y、Z座標Xlift_n、Ylift_n、Zlift_n)を再度検出し、S206に進む。   Next, the process proceeds to S228, where the position of the lifter 14 (X, Y, Z coordinates Xlift_n, Ylift_n, Zlift_n) is detected again, and the process proceeds to S206.

S220、S222およびS224において否定されない限り、S206からS228の処理が繰り返される。即ち、リフタ14のX、Y、Z方向の移動速度Vliftx_n、Vlifty_n、Vliftz_nがリフタ14と2足移動ロボット12の位置の偏差に基づいて算出され続ける結果、リフタ14は2足移動ロボット12に追従するように移動することになる。   Unless the result is negative in S220, S222, and S224, the processing from S206 to S228 is repeated. That is, the lifters 14 follow the biped mobile robot 12 as a result of continuing to calculate the movement speeds Vliftx_n, Vlifty_n, Vliftz_n in the X, Y, and Z directions of the lifter 14 based on the positional deviation between the lifter 14 and the biped mobile robot 12. Will move.

S222において否定される場合、S230に進んでX方向とY方向の移動速度Vliftx_n、Vlifty_nを0に設定すると共に、Z方向の移動速度Vliftz_nを最大速度Vz_Maxに設定し、プログラムを終了する。即ち、S222において否定される場合、2足移動ロボット12が姿勢を崩して転倒しかける状況にあると判断し、リフタ14のX方向とY方向の移動を停止させると共に、リフタ14を上方に移動させることで2足移動ロボット12を上方から支持するようにした。また、S220で否定される場合もS230に進んで同様の処理を実行するようにした。これは、移動ロボット12が所定エリア内に位置しない場合、即ち移動ロボット12がエンドレスベルト42aから逸脱する場合にはその後に転倒する可能性が高く、転倒を事前に回避するためである。尚、Z方向の移動速度Vliftz_nは所定時間経過後に0とする。   When the result in S222 is negative, the program proceeds to S230, in which the moving speeds Vliftx_n and Vlifty_n in the X and Y directions are set to 0, the moving speed Vliftz_n in the Z direction is set to the maximum speed Vz_Max, and the program ends. In other words, when the result in S222 is negative, it is determined that the bipedal mobile robot 12 is in a situation where the posture of the bipedal mobile robot 12 collapses, and the movement of the lifter 14 in the X and Y directions is stopped and the lifter 14 is moved upward. Thus, the bipedal mobile robot 12 is supported from above. Further, when the result in S220 is NO, the process proceeds to S230 to execute the same process. This is because, when the mobile robot 12 is not located within the predetermined area, that is, when the mobile robot 12 deviates from the endless belt 42a, there is a high possibility that the mobile robot 12 will fall, and the fall is avoided in advance. The moving speed Vliftz_n in the Z direction is set to 0 after a predetermined time has elapsed.

S224において否定される場合、S232に進んで速度ゲインKβ、Kγを0にリセットし、プログラムを終了する。   When the result in S224 is negative, the program proceeds to S232 where the speed gains Kβ and Kγ are reset to 0 and the program is terminated.

以上のように、この発明の第2実施例にあっては、2足移動体12にハンガベルト18を介して接続されると共に、2足移動体12が姿勢を崩したときに2足移動体12を上方から支持するリフタ14を3次元空間において移動自在なリフタ移動手段(リフタZ軸ガイドフレーム20、Z軸電動モータ22、リフタY軸ガイドフレーム24、Y軸電動モータ26、リフタX軸ガイドフレーム28、X軸電動モータ30)と、リフタ移動手段の動作を制御するリフタ制御部38と、3次元空間における2足移動体12の位置を検出する検出手段(XY平面センサ32、Z方向センサ34)と、2足移動体が歩行自在なエンドレスベルト42aと、エンドレスベルト42aを駆動させる電動モータ42bと、電動モータ42bの動作を制御するベルト制御部42cとを備えると共に、リフタ制御部38とベルト駆動手段制御手段は相互に通信自在に接続され、検出された2足移動体12の位置とに基づいて2足移動体12が3次元空間の所定範囲に位置するように電動モータ42bの動作を制御する(S118)一方、検出された2足移動体12の位置とベルト制御部42cによって制御される電動モータ42bの動作に基づいてリフタ14が2足移動体12に追従するようにリフタ移動手段の動作を制御する(S218)如く構成したので、ハンガベルト18の緩み量を少なくでき、よって2足移動体12が姿勢を崩して転倒しかけた場合、その荷重を支持するときの衝撃を緩和させることができる。さらに、2足移動体12を追従するためのリフタ移動量を減少させることができ、よってリフタ移動手段が大型化するのを防止することができる。また、2足移動体12を補助するに要するスペースを抑制することができる。 As described above, in the second embodiment of the present invention, the bipedal mobile body 12 is connected to the bipedal mobile body 12 via the hanger belt 18 and the bipedal mobile body 12 loses its posture. Lifter moving means (lifter Z-axis guide frame 20, Z-axis electric motor 22, lifter Y-axis guide frame 24, Y-axis electric motor 26, lifter X-axis guide) which can move lifter 14 supporting 12 from above in a three-dimensional space. Frame 28, X-axis electric motor 30), lifter control unit 38 for controlling the operation of the lifter moving means, and detecting means (XY plane sensor 32, Z direction sensor) for detecting the position of biped moving body 12 in a three-dimensional space. and 34), base bipedal mobile body to control the endless belt 42a freely walking, an electric motor 42b that drives the endless belt 42a, the operation of the electric motor 42b Together and a preparative controller 42c, the lifter control unit 38 and the belt drive means controlling means is communicably connected to one another, two-legged mobile 12 based on the position of the detected two-legged mobile body 12 is three-dimensional The operation of the electric motor 42b is controlled so as to be positioned within a predetermined range of the space (S118), while the lifter is based on the detected position of the bipedal moving body 12 and the operation of the electric motor 42b controlled by the belt control unit 42c. Since the movement of the lifter moving means is controlled so that 14 follows the bipedal moving body 12 (S218), the amount of looseness of the hanger belt 18 can be reduced, and the bipedal moving body 12 loses its posture and falls. When applied, the impact when supporting the load can be reduced. Furthermore, the lifter moving amount for following the bipedal moving body 12 can be reduced, and thus the lifter moving means can be prevented from increasing in size. Moreover, the space required to assist the bipedal moving body 12 can be suppressed.

また、2足移動体が姿勢を崩して転倒するおそれがあるか否かを判断する転倒判断手段(リフタ制御部38、ベルト制御部42c)と、リフタ14に作用する2足移動体12の荷重を検出する荷重センサ36とを備えると共に、検出された荷重が所定荷重α以上であるとき、2足移動体12が姿勢を崩して転倒するおそれがあると判断する(S122、S222)如く構成したので、2足移動体12が姿勢を崩して転倒しかけた場合、その荷重を支持するときの衝撃を一層緩和させることができる。 Further, a fall determination means (lifter control unit 38, belt control unit 42c) for determining whether or not the bipedal moving body may collapse and fall, and the load of the bipedal moving body 12 acting on the lifter 14 And a load sensor 36 for detecting the load , and when the detected load is equal to or greater than the predetermined load α, it is determined that the bipedal moving body 12 may lose its posture and fall (S122 , S222 ). since the, if two-legged mobile body 12 is about to fall to break the posture can Rukoto impact was more relaxed when supporting the load.

また、2足移動体12が歩行自在なエンドレスベルト42aの周囲に複数のリミットセンサ(X軸リミットセンサ42f、42g、Y軸リミットセンサ42j、42k)を備え、リミットセンサからの出力に基づき、2足移動体12が歩行すべき所定エリア内に位置するか否か判断すると共に、2足移動体12が所定エリア内に位置しないと判断される場合、2足移動体12が姿勢を崩して転倒するおそれがあると判断する(S120、S220)如く構成したので、2足移動体12が姿勢を崩して転倒しかけた場合、その荷重を支持するときの衝撃を一層緩和させることができる。また、2足移動体12が姿勢を崩して転倒するおそれがあると判断される場合(S120、S122、S220、S222)、リフタ14をZ方向に最大速度Vz_Maxで移動させる(S230)如く構成した。また、リフタ14の位置を検出するリフタ位置検出手段(電動モータ22、26,30にそれぞれ付随するロータリエンコーダ)を備え、検出された2足移動体12の位置とリフタ14の位置の差(Yrobot_n−Ylift_n)を算出すると共に、算出された差(Yrobot_n−Ylift_n)が所定値(θ)未満であるとき(S212)、電動モータ26の移動速度(Vlifty_n)を規定する速度ゲイン値(Kγ)を第1の値(Low)に設定する(S214)一方、算出された差(Yrobot_n−Ylift_n)が所定値(θ)以上であるとき、速度ゲイン値(Kγ)を第1の値よりも大きい第2の値(High)に設定する(S216)如く構成した。 Further, the bipedal moving body 12 includes a plurality of limit sensors (X-axis limit sensors 42f and 42g, Y-axis limit sensors 42j and 42k) around the endless belt 42a on which the biped mobile body 12 can walk, and based on the output from the limit sensor, 2 When it is determined whether or not the leg moving body 12 is located within a predetermined area to be walked, and when it is determined that the biped moving body 12 is not located within the predetermined area, the biped moving body 12 loses its posture and falls because fear has to (S 120, S220) as configuration determined that the, if two-legged mobile body 12 is about to fall to break the posture, shock can be further alleviated at the time of supporting the load. Further, when it is determined that the bipedal moving body 12 may collapse and fall down (S120, S122, S220, S222), the lifter 14 is moved in the Z direction at the maximum speed Vz_Max (S230). . Further, there is provided lifter position detecting means (rotary encoder associated with each of the electric motors 22, 26, 30) for detecting the position of the lifter 14, and the difference between the detected position of the bipedal moving body 12 and the position of the lifter 14 (Yrobot_n −Ylift_n) and when the calculated difference (Yrobot_n−Ylift_n) is less than a predetermined value (θ) (S212), a speed gain value (Kγ) that defines the moving speed (Vlifty_n) of the electric motor 26 is calculated. On the other hand, when the calculated difference (Yrobot_n−Ylift_n) is equal to or larger than a predetermined value (θ), the speed gain value (Kγ) is set to be larger than the first value (S214). The value is set to 2 (High) (S216).

図5は、この発明の第3実施例に係る2足移動体の補助装置の動作を説明するフロー・チャートである。   FIG. 5 is a flow chart for explaining the operation of the auxiliary device for the bipedal moving body according to the third embodiment of the present invention.

第3実施例に係る2足移動体の補助装置にあっては、第2実施例に対してXY平面センサ32、Z方向センサ34および荷重センサ36を排除すると共に、所定の歩行計画に従って歩行する2足移動ロボット12から送信される各種情報に基づいてエンドレスベルト42aおよびリフタ14の動作を制御するようにした。   In the auxiliary device for the biped moving body according to the third embodiment, the XY plane sensor 32, the Z direction sensor 34, and the load sensor 36 are excluded from the second embodiment, and the walking is performed according to a predetermined walking plan. The operations of the endless belt 42 a and the lifter 14 are controlled based on various information transmitted from the biped mobile robot 12.

図5は、それら制御を説明するフロー・チャートである。左側のフロー・チャートがベルト制御部42cにおいて実行されるプログラムであり、右側のフロー・チャートがリフタ制御部38において実行されるプログラムである。これらのプログラムは、補助装置10の電源(図示なし)がオンされたとき、ベルト制御部42cとリフタ制御部38においてそれぞれ並行して実行される。   FIG. 5 is a flowchart for explaining these controls. The left flow chart is a program executed in the belt control unit 42c, and the right flow chart is a program executed in the lifter control unit 38. These programs are executed in parallel in the belt control unit 42c and the lifter control unit 38, respectively, when the power supply (not shown) of the auxiliary device 10 is turned on.

図の中央に示すロボット制御部12eには、2足移動ロボット12の歩行計画が予め登録されると共に、2足移動ロボット12が有するジャイロセンサの出力信号に基づいて算出された2足移動ロボット12の現在座標(3次元座標)が入力される。また、2足移動ロボット12が有する傾斜センサや力センサなどの出力信号に基づいて算出された2足移動ロボット12の状態パラメータStatus_robotも入力される。   In the robot control unit 12e shown in the center of the figure, a walking plan of the biped mobile robot 12 is registered in advance, and the biped mobile robot 12 calculated based on the output signal of the gyro sensor of the biped mobile robot 12 is calculated. Current coordinates (three-dimensional coordinates) are input. The status parameter Status_robot of the biped mobile robot 12 calculated based on output signals from the tilt sensor and force sensor of the biped mobile robot 12 is also input.

ロボット制御部12eにおける2足移動ロボット12の歩行計画、現在座標および状態パラメータStatus_robotは公知の送受信手段を用いてベルト制御部42cおよびリフタ制御部38に送信される。   The walking plan, the current coordinates, and the status parameter Status_robot of the biped mobile robot 12 in the robot control unit 12e are transmitted to the belt control unit 42c and the lifter control unit 38 using known transmission / reception means.

まず左側のベルト制御部42cにおいて実行されるプログラムについて説明すると、S300において、2足移動ロボット12のX方向の目標位置Xaを設定する。この目標位置Xaは、2足移動ロボット12をエンドレスベルト42a上でX方向において定位置で歩行させるに際して定められる目標位置である。   First, the program executed in the left belt control unit 42c will be described. In S300, the target position Xa in the X direction of the biped mobile robot 12 is set. This target position Xa is a target position determined when the biped mobile robot 12 is walked at a fixed position in the X direction on the endless belt 42a.

次いでS302に進み、このプログラムの制御ルーチンに用いられるカウンタnを0にリセットする。   Next, in S302, the counter n used in the control routine of this program is reset to zero.

次いでS304に進み、ロボット制御部12eから送信される2足移動ロボット12の歩行計画に基づいてエンドレスベルト42aの動作計画を作成する。エンドレスベルト42aの動作計画とは、エンドレスベルト42aの移動速度Vbelt_nの時間的推移のことである。即ち、歩行計画に基づいて2足移動ロボット12が目標位置Xaを含む所定範囲に位置するようにエンドレスベルト42aの移動速度推移が作成される。作成されたエンドレスベルト42aの動作計画はリフタ制御部38に送信される。   Next, in S304, an operation plan of the endless belt 42a is created based on the walking plan of the biped mobile robot 12 transmitted from the robot control unit 12e. The operation plan of the endless belt 42a is a temporal transition of the moving speed Vbelt_n of the endless belt 42a. In other words, the movement speed transition of the endless belt 42a is created so that the biped mobile robot 12 is positioned within a predetermined range including the target position Xa based on the walking plan. The created operation plan of the endless belt 42 a is transmitted to the lifter control unit 38.

次いでS306に進み、ロボット制御部12eから送信される2足移動ロボット12の現在位置に基づいてエンドレスベルト42aの動作計画を補正する。具体的には、2足移動ロボット12の現在位置に基づいて2足移動ロボット12が目標位置Xaを含む所定範囲に位置するようにエンドレスベルト42aの動作計画を補正する。   Next, in S306, the operation plan of the endless belt 42a is corrected based on the current position of the biped mobile robot 12 transmitted from the robot controller 12e. Specifically, the operation plan of the endless belt 42a is corrected based on the current position of the biped mobile robot 12 so that the biped mobile robot 12 is positioned within a predetermined range including the target position Xa.

次いでS308に進み、補正されたエンドレスベルト42aの動作計画に従ってエンドレスベルト42aの動作を制御する。具体的には、補正されたエンドレスベルト42aの動作計画に従って電動モータ42bに駆動指令値を送出する。エンドレスベルト42aの動作状況に関する情報もリフタ制御部38に送信される。   Next, in S308, the operation of the endless belt 42a is controlled according to the corrected operation plan of the endless belt 42a. Specifically, a drive command value is sent to the electric motor 42b according to the corrected operation plan of the endless belt 42a. Information regarding the operation status of the endless belt 42 a is also transmitted to the lifter control unit 38.

次いでS310に進み、ロボット制御部12eから送信される状態パラメータStatus_robotが異常(Err)であるか否か判断する。状態パラメータStatus_robotが異常(Err)であることは、2足移動ロボット12に何らかの異常が生じていることを示す。S310において否定される場合、S312に進む。   Next, in S310, it is determined whether or not the status parameter Status_robot transmitted from the robot control unit 12e is abnormal (Err). The status parameter Status_robot being abnormal (Err) indicates that some abnormality has occurred in the biped mobile robot 12. If the result in S310 is No, the process proceeds to S312.

S312においては、ロボット制御部12eから送信される状態パラメータStatus_robotが停止(Stop)であるか否か判断する。状態パラメータStatus_robotが停止(Stop)であることは、2足移動ロボット12が歩行を停止していることを示す。S312において否定される場合、S314に進んでカウンタnを1つインクリメントし、S306に進む。   In S312, it is determined whether or not the status parameter Status_robot transmitted from the robot control unit 12e is stopped. The status parameter Status_robot being stopped indicates that the biped mobile robot 12 has stopped walking. When the result in S312 is negative, the process proceeds to S314, the counter n is incremented by 1, and the process proceeds to S306.

S310およびS312において肯定されない限り、S306からS314の処理が繰り返される。即ち、2足移動ロボット12が3次元空間において目標位置Xaを含む所定範囲に位置するようにエンドレスベルト42aの動作が制御されることになる。   Unless the result in S310 and S312 is positive, the processes from S306 to S314 are repeated. That is, the operation of the endless belt 42a is controlled so that the biped mobile robot 12 is located in a predetermined range including the target position Xa in the three-dimensional space.

S310において肯定される場合、S316に進んでエンドレスベルト42aのX方向の移動速度Vbelt_nを0に設定し、プログラムを終了する。即ち、S310において肯定される場合、2足移動ロボット12が姿勢を崩して転倒しかける状況にあると判断し、エンドレスベルト42aの移動を停止させるようにした。   When the result in S310 is affirmative, the program proceeds to S316, in which the moving speed Vbelt_n in the X direction of the endless belt 42a is set to 0, and the program ends. That is, when the result in S310 is affirmative, it is determined that the bipedal mobile robot 12 is in a situation where the posture of the bipedal mobile robot 12 collapses, and the movement of the endless belt 42a is stopped.

S312において肯定される場合、S318に進んでエンドレスベルト42aの動作を停止し、プログラムを終了する。   If the result in S312 is affirmative, the program proceeds to S318, where the operation of the endless belt 42a is stopped and the program is terminated.

次いで、右側のリフタ制御部38において実行されるプログラムについて説明すると、S400において、このプログラムの制御ルーチンに用いられるカウンタnを0にリセットする。   Next, the program executed in the right lifter control unit 38 will be described. In S400, the counter n used in the control routine of this program is reset to zero.

次いでS402に進み、ロボット制御部12eから送信される2足移動ロボット12の歩行計画とベルト制御部42cから送信されるエンドレスベルト42aの動作計画に基づいてリフタ14の動作計画を作成する。リフタ14の動作計画とは、リフタ14の移動速度Vliftx_n、Vlifty_n、Vliftz_nの時間的推移のことである。即ち、2足移動ロボット12の歩行計画とエンドレスベルト42aの動作計画に基づいてリフタ14が2足移動ロボット12に追従するようにリフタ14の移動速度推移が作成される。   Next, in S402, an operation plan of the lifter 14 is created based on the walking plan of the biped robot 12 transmitted from the robot control unit 12e and the operation plan of the endless belt 42a transmitted from the belt control unit 42c. The operation plan of the lifter 14 is a temporal transition of the moving speeds Vliftx_n, Vlifty_n, and Vliftz_n of the lifter 14. That is, the movement speed transition of the lifter 14 is created so that the lifter 14 follows the biped mobile robot 12 based on the walking plan of the biped mobile robot 12 and the operation plan of the endless belt 42a.

次いでS404に進み、ロボット制御部12eから送信される2足移動ロボット12の現在位置とベルト制御部42cから送信されるエンドレスベルト42aの動作状況に基づいてリフタ14の動作計画を補正する。具体的には、2足移動ロボット12の現在位置とエンドレスベルト42aの動作状況に基づいてリフタ14が2足移動ロボット12に追従するようにリフタ14の動作計画を補正する。   Next, in S404, the operation plan of the lifter 14 is corrected based on the current position of the biped mobile robot 12 transmitted from the robot control unit 12e and the operation status of the endless belt 42a transmitted from the belt control unit 42c. Specifically, the operation plan of the lifter 14 is corrected so that the lifter 14 follows the biped mobile robot 12 based on the current position of the biped mobile robot 12 and the operation state of the endless belt 42a.

次いでS406に進み、補正されたリフタ14の動作計画に従ってリフタ14の動作を制御する。具体的には、補正されたリフタ14の動作計画に従って3個の電動モータ22、26、30に駆動指令値を送出する。   Next, in S406, the operation of the lifter 14 is controlled according to the corrected operation plan of the lifter 14. Specifically, drive command values are sent to the three electric motors 22, 26, 30 in accordance with the corrected operation plan of the lifter 14.

次いでS408に進み、ロボット制御部12eから送信される状態パラメータStatus_robotが異常(Err)であるか否か判断する。否定される場合、S410に進む。   Next, in S408, it is determined whether or not the status parameter Status_robot transmitted from the robot control unit 12e is abnormal (Err). When negative, it progresses to S410.

S410においては、ロボット制御部12eから送信される状態パラメータStatus_robotが停止(Stop)であるか否か判断する。否定される場合、S412に進んでカウンタnを1つインクリメントし、S404に進む。   In S410, it is determined whether or not the status parameter Status_robot transmitted from the robot control unit 12e is stopped. When negative, it progresses to S412, the counter n is incremented by 1, and progresses to S404.

S408およびS410において肯定されない限り、S404からS412の処理が繰り返される。即ち、リフタ14は2足移動ロボット12に追従するように移動制御されることになる。   Unless the determination in S408 and S410 is affirmative, the processing from S404 to S412 is repeated. That is, the lifter 14 is controlled to follow the biped mobile robot 12.

S408において肯定される場合、S414に進んでX方向とY方向の移動速度Vliftx_n、Vlifty_nを0に設定すると共に、Z方向の移動速度Vliftz_nを最大速度Vz_Maxに設定し、プログラムを終了する。即ち、S408において肯定される場合、2足移動ロボット12が姿勢を崩して転倒しかける状況にあると判断し、リフタ14のX方向とY方向の移動を停止させると共に、リフタ14を上方に移動させるようにした。尚、Z方向の移動速度Vliftz_nは所定時間経過後に0とする。   When the result in S408 is affirmative, the program proceeds to S414, in which the moving speeds Vliftx_n and Vlifty_n in the X direction and the Y direction are set to 0, the moving speed Vliftz_n in the Z direction is set to the maximum speed Vz_Max, and the program ends. In other words, if the result in S408 is affirmative, it is determined that the bipedal mobile robot 12 is in a situation where the posture of the bipedal mobile robot 12 collapses, and the movement of the lifter 14 in the X and Y directions is stopped and the lifter 14 is moved upward. I did it. The moving speed Vliftz_n in the Z direction is set to 0 after a predetermined time has elapsed.

S410において肯定される場合、S416に進んでリフタの動作を停止し、プログラムを終了する。   When the result in S410 is affirmative, the program proceeds to S416, the lifter operation is stopped, and the program is terminated.

以上のように、この発明の第3実施例にあっては、2足移動体12が所定の歩行計画に従って歩行する2足移動ロボット12からなり、所定の歩行計画に基づいてリフタ14の動作計画を作成する(S402)と共に、検出された2足移動ロボット12の位置に基づいてリフタ14が2足移動ロボット12に追従するようにリフタの動作計画を補正し(S404)、よってリフタ移動手段の動作を制御する(S406)如く構成したので、ハンガベルト18の緩み量を少なくでき、よって2足移動ロボット12が姿勢を崩して転倒しかけた場合、その荷重を支持するときの衝撃を緩和させることができる。 As described above, in the third embodiment of the present invention, the biped mobile body 12 includes the biped mobile robot 12 that walks according to a predetermined walking plan, and the operation plan of the lifter 14 is based on the predetermined walking plan. (S402), and based on the detected position of the biped mobile robot 12, the lifter 14 is corrected so that the lifter 14 follows the biped mobile robot 12 (S404). Since the operation is controlled (S406) , the amount of looseness of the hanger belt 18 can be reduced. Therefore, when the bipedal mobile robot 12 collapses its posture and falls down, the impact when supporting the load is reduced. Can do.

また、リフタ制御部38とベルト制御部42cは相互に通信自在に接続され、ベルト制御部42cによって制御される電動モータ42bの動作に基づいてリフタ移動手段の動作を制御する(S406)如く構成したFurther, the lifter control unit 38 and the belt control unit 42c are connected to each other so as to be able to communicate with each other, and the operation of the lifter moving means is controlled based on the operation of the electric motor 42b controlled by the belt control unit 42c (S406). .

上記した如く、第実施例および第実施例にあっては、2足移動体(2足移動ロボット12)にロープ状の接続部材(ハンガベルト18)を介して接続されると共に、前記2足移動体が姿勢を崩したときに前記2足移動体を上方から支持するリフタ(14)からなる2足移動体の補助装置において、前記リフタを3次元空間において移動自在なリフタ移動手段(リフタZ軸ガイドフレーム20、Z軸電動モータ22、リフタY軸ガイドフレーム24、Y軸電動モータ26、リフタX軸ガイドフレーム28、X軸電動モータ30)と、前記リフタ移動手段の動作を制御するリフタ移動手段制御手段(リフタ制御部38)と、前記3次元空間における前記2足移動体の位置を検出する検出手段(XY平面センサ32、Z方向センサ34、ジャイロセンサ)と、前記2足移動体が歩行自在なベルト(エンドレスベルト42a)と、前記ベルトを駆動させるベルト駆動手段(電動モータ42b)と、前記ベルト駆動手段の動作を制御するベルト駆動手段制御手段(ベルト制御部42c)とを備えると共に、前記リフタ移動制御手段と前記ベルト移動制御手段は相互に通信自在に接続され、前記ベルト駆動手段制御手段は、前記検出された位置に基づいて前記2足移動体が前記3次元空間の所定範囲に位置するように前記ベルト駆動手段の動作を制御する(S118、S308)一方、前記リフタ移動手段制御手段は、前記検出された位置と前記ベルト駆動手段制御手段によって制御される前記ベルト駆動手段の動作に基づいて前記リフタが前記2足移動体に追従するように前記リフタ移動手段の動作を制御する(S26、S218、S406)如く構成した。 As described above, in the second and third embodiments, the bipedal mobile body (bipedal mobile robot 12) is connected via the rope-shaped connecting member (hanger belt 18), and the 2 In a two-legged moving body auxiliary device comprising a lifter (14) for supporting the biped moving body from above when the leg moving body loses its posture, the lifter can be moved in a three-dimensional space. Z-axis guide frame 20, Z-axis electric motor 22, lifter Y-axis guide frame 24, Y-axis electric motor 26, lifter X-axis guide frame 28, X-axis electric motor 30), and lifter for controlling the operation of the lifter moving means. Moving means control means (lifter control section 38) and detecting means for detecting the position of the biped moving body in the three-dimensional space (XY plane sensor 32, Z direction sensor 34 , gy B ) , a belt on which the bipedal moving body can walk (endless belt 42a), belt driving means (electric motor 42b) for driving the belt, and belt driving means control means for controlling the operation of the belt driving means. (Belt control unit 42c) , the lifter movement control means and the belt movement control means are connected to each other so as to be able to communicate with each other, and the belt driving means control means is configured to connect the two legs based on the detected position. The operation of the belt driving means is controlled so that the moving body is located in a predetermined range of the three-dimensional space (S118, S308), while the lifter moving means control means controls the detected position and the belt driving means. the lifter moves as the lifter to follow the bipedal mobile body based on the operation of the belt drive means controlled by the means It controls the operation of the stage (S26, S218, S406) and as configuration.

それにより、ロープ状の接続部材(ハンガベルト18)の緩み量を少なくでき、よって2足移動体が姿勢を崩して転倒しかけた場合、その荷重を支持するときの衝撃を緩和させることができる。また、2足移動体を追従するためのリフタ移動量を減少させることができ、よってリフタ移動手段が大型化するのを防止することができる。また、2足移動体を補助するに要するスペースを抑制することができる。 As a result, the amount of looseness of the rope-shaped connecting member (hanger belt 18) can be reduced, and therefore, when the bipedal moving body collapses and falls over, the impact when supporting the load can be reduced. Further, the lifter moving amount for following the bipedal moving body can be reduced, and hence the lifter moving means can be prevented from being enlarged. Moreover, the space required to assist the bipedal moving body can be suppressed.

また、第1実施例および第2実施例にあっては、前記2足移動体が姿勢を崩して転倒するおそれがあるか否かを判断する転倒判断手段(リフタ制御部38、ベルト制御部42c)と、前記リフタ14に作用する前記2足移動体(2足移動ロボット12)の荷重を検出する荷重センサ(36)とを備えると共に、前記転倒判断手段は、前記検出された荷重が所定荷重(α)以上であるとき、前記2足移動体が姿勢を崩して転倒するおそれがあると判断する(S30、S122、S222)如く構成した。 Further, in the first and second embodiments, the fall determination means (lifter control unit 38, belt control unit 42c) for determining whether or not the bipedal moving body may fall over its posture. ) And a load sensor (36) for detecting a load of the biped mobile body (bipedal mobile robot 12) acting on the lifter 14, and the fall determination means is configured so that the detected load is a predetermined load. When it is equal to or greater than (α), it is determined that the bipedal moving body is likely to fall over its posture ( S30, S122, S222 ).

それにより、2足移動体が姿勢を崩して転倒しかけた場合、その荷重を支持するときの衝撃を一層緩和させることができる。 Thus, if the two-legged mobile is about to fall to break the posture can Rukoto impact was more relaxed when supporting the load.

また、前記2足移動体12が歩行自在なベルト(エンドレスベルト42a)の周囲に複数のリミットセンサ(X軸リミットセンサ42f、42g、Y軸リミットセンサ42j、42k)を備え、前記転倒判断手段は、前記リミットセンサからの出力に基づき、前記2足移動体が歩行すべき所定エリア内に位置するか否か判断すると共に、前記2足移動体が前記所定エリア内に位置しないと判断される場合、前記2足移動体が姿勢を崩して転倒するおそれがあると判断する(S30、S120、S220)如く構成した。 The bipedal moving body 12 includes a plurality of limit sensors (X-axis limit sensors 42f and 42g, Y-axis limit sensors 42j and 42k) around a belt (endless belt 42a) that can be walked, and the fall determination means includes: , Based on the output from the limit sensor, it is determined whether or not the biped moving body is located within a predetermined area to be walked, and it is determined that the biped moving body is not located within the predetermined area The bipedal mobile body is determined to have a risk of falling its posture and falling (S30, S120, S220 ).

それにより、2足移動体が姿勢を崩して転倒しかけた場合、その荷重を支持するときの衝撃を一層緩和させることができる。   Thereby, when the bipedal moving body breaks down and falls over, the impact when supporting the load can be further alleviated.

また、前記リフタ14の位置を検出するリフタ位置検出手段(電動モータ22、26,30にそれぞれ付随するロータリエンコーダ)を備え、前記リフタ移動手段制御手段は、前記検出手段によって検出された前記2足移体12の位置と前記リフタ位置検出手段によって検出された前記リフタの位置の差(Xrobot_n−Xlift_n、Yrobot_n−Ylift_n)を算出すると共に、前記算出された差が所定値(σ、θ)未満であるとき(S14、S20、S212)、前記リフタ移動手段(電動モータ22、26)の移動速度(Vliftx_n、Vlifty_n)を規定する速度ゲイン値(Kβ、Kγ)を第1の値(Low)に設定する(S16、S22、S214)一方、前記算出された差が所定値以上であるとき、前記速度ゲイン値を前記第1の値よりも大きい第2の値(High)に設定する(S18、S24、S216)如く構成した。 The lifter position detecting means for detecting the position of the lifter 14 (a rotary encoder associated with each of the electric motors 22, 26, 30) is provided, and the lifter moving means control means is configured to detect the two legs detected by the detecting means. The difference between the position of the transfer body 12 and the position of the lifter detected by the lifter position detection means (Xrobot_n−Xlift_n, Yrobot_n−Ylift_n) is calculated, and the calculated difference is less than a predetermined value (σ, θ). At some time (S14, S20, S212), the speed gain values (Kβ, Kγ) that define the moving speeds (Vliftx_n, Vlifty_n) of the lifter moving means (electric motors 22, 26) are set to the first value (Low). (S16, S22, S214) On the other hand, when the calculated difference is greater than or equal to a predetermined value, the speed gain value is set to a second value (High) greater than the first value. Setting (S18, S24, S216) and as configuration.

また、第3実施例にあっては、前記2足移動体が所定の歩行計画に従って歩行する2足移動ロボット(12)からなり、前記リフタ移動手段制御手段は、前記所定の歩行計画に基づいて前記リフタの動作計画を作成する(S402)と共に、前記検出された位置に基づいて前記リフタが前記2足移動ロボットに追従するように前記リフタの動作計画を補正し(S404)、よって前記リフタ移動手段の動作を制御する(S406)如く構成した Further, in the third embodiment, the bipedal mobile body comprises a bipedal mobile robot (12) that walks according to a predetermined walking plan, and the lifter moving means control means is based on the predetermined walking plan. The lifter motion plan is created (S402), and the lifter motion plan is corrected so that the lifter follows the biped robot based on the detected position (S404). The operation of the means is controlled (S406) .

それにより、ロープ状の接続部材の緩み量を少なくでき、よって2足移動ロボットが姿勢を崩して転倒しかけた場合、その荷重を支持するときの衝撃を緩和させることができる As a result, the amount of looseness of the rope-like connecting member can be reduced, so that when the biped mobile robot breaks down and falls over, the impact when supporting the load can be reduced .

また、第1実施例から第3実施例にあっては、前記リフタ移動手段制御手段は、前記転倒判断手段によって前記2足移動体が姿勢を崩して転倒するおそれがあると判断される場合(S28、S30、S120、S122、S220、S222、S310、S408)、前記リフタを鉛直方向(Z方向)上方に最大速度Vz_Maxで移動させる(S38、S230、S414)如く構成した In the first to third embodiments, the lifter moving means control means determines that the fall determining means may cause the biped moving body to fall out of posture and fall. S28, S30, S120, S122, S220, S222, S310, S408), and the lifter is configured to move vertically (Z direction) at the maximum speed Vz_Max (S38, S230, S414) .

尚、上記の第1実施例および第2実施例にあっては、2足移動体として2足移動ロボットを例に挙げて説明したが、人であっても良い。即ち、この発明の第1実施例および第2実施例に係る2足移動体の補助装置は、人の歩行リハビリテーションに活用することができる。   In the first and second embodiments described above, a bipedal mobile robot has been described as an example of a bipedal moving body. However, a human may be used. That is, the bipedal mobile auxiliary device according to the first and second embodiments of the present invention can be used for human walking rehabilitation.

10 2足移動体の補助装置、12 2足移動ロボット(2足移動体)、14 リフタ、18 ハンガベルト(ロープ状の接続部材)、20 リフタZ軸ガイドフレーム、22 Z軸電動モータ、24 リフタY軸ガイドフレーム、26 Y軸電動モータ、28 リフタX軸ガイドフレーム、30 X軸電動モータ、32 XY平面センサ、34 Z方向センサ、36 荷重センサ、38 リフタ制御部、42a エンドレスベルト、42b 電動モータ、42c ベルト制御部   10 Biped moving body assisting device, 12 Biped moving robot (biped moving body), 14 Lifter, 18 Hanger belt (rope connection member), 20 Lifter Z-axis guide frame, 22 Z-axis electric motor, 24 Lifter Y-axis guide frame, 26 Y-axis electric motor, 28 Lifter X-axis guide frame, 30 X-axis electric motor, 32 XY plane sensor, 34 Z direction sensor, 36 Load sensor, 38 Lifter control unit, 42a Endless belt, 42b Electric motor 42c Belt controller

Claims (6)

2足移動体にロープ状の接続部材を介して接続されると共に、前記2足移動体が姿勢を崩したときに前記2足移動体を上方から支持するリフタからなる2足移動体の補助装置において、前記リフタを3次元空間において移動自在なリフタ移動手段と、前記リフタ移動手段の動作を制御するリフタ移動手段制御手段と、前記3次元空間における前記2足移動体の位置を検出する検出手段と、前記2足移動体が歩行自在なベルトと、前記ベルトを駆動させるベルト駆動手段と、前記ベルト駆動手段の動作を制御するベルト駆動手段制御手段とを備えると共に、前記リフタ移動手段制御手段と前記ベルト駆動手段制御手段は相互に通信自在に接続され、前記ベルト駆動手段制御手段は、前記検出された位置に基づいて前記2足移動体が前記3次元空間の所定範囲に位置するように前記ベルト駆動手段の動作を制御する一方、前記リフタ移動手段制御手段は、前記検出された位置と前記ベルト駆動手段制御手段によって制御される前記ベルト駆動手段の動作に基づいて前記リフタが前記2足移動体に追従するように前記リフタ移動手段の動作を制御することを特徴とする2足移動体の補助装置。 An auxiliary device for a bipedal moving body, which is connected to the bipedal moving body via a rope-shaped connecting member and includes a lifter that supports the bipedal moving body from above when the bipedal moving body loses its posture. The lifter moving means for moving the lifter in a three-dimensional space, the lifter moving means control means for controlling the operation of the lifter moving means, and the detecting means for detecting the position of the biped moving body in the three-dimensional space A belt on which the biped moving body can walk, belt driving means for driving the belt, belt driving means control means for controlling the operation of the belt driving means , and the lifter moving means control means; The belt driving means control means is connected to be communicable with each other, and the belt driving means control means is configured such that the biped moving body is based on the detected position. Of one for controlling the operation of the belt drive means so as to be positioned in a predetermined range, the lifter moving means control means for operation of the belt drive means controlled by said belt drive means controlling means and the detected position An apparatus for assisting a bipedal moving body, wherein the operation of the lifter moving means is controlled so that the lifter follows the bipedal moving body. 前記2足移動体が姿勢を崩して転倒するおそれがあるか否かを判断する転倒判断手段と、前記リフタに作用する前記2足移動体の荷重を検出する荷重センサを備えると共に、前記転倒判断手段は、前記検出された荷重が所定荷重以上であるとき、前記2足移動体が姿勢を崩して転倒するおそれがあると判断することを特徴とする請求項1記載の2足移動体の補助装置。 A fall determination means for the biped mobile determines whether there is a risk of overturning destroy the orientation, with and a load sensor for detecting a load of the biped mobile acting on said lifter, said tipping determining means, when the detected load is equal to or greater than a predetermined load, a bipedal mobile body according to claim 1 Symbol mounting the biped moving body and determines that there is a risk of overturning destroy the orientation Auxiliary equipment. 前記2足移動体が姿勢を崩して転倒するおそれがあるか否かを判断する転倒判断手段と、前記2足移動体が歩行自在なベルトの周囲に複数のリミットセンサとを備え、前記転倒判断手段は、前記リミットセンサからの出力に基づき、前記2足移動体が歩行すべき所定エリア内に位置するか否か判断すると共に、前記2足移動体が前記所定エリア内に位置しないと判断される場合、前記2足移動体が姿勢を崩して転倒するおそれがあると判断することを特徴とする請求項1記載の2足移動体の補助装置。The fall determination means for determining whether or not the biped mobile body may fall over its posture, and a plurality of limit sensors around a belt on which the biped mobile body can walk, the fall determination The means determines whether or not the biped moving body is located within a predetermined area to be walked based on an output from the limit sensor, and is determined that the biped moving body is not located within the predetermined area. 2. The assisting device for a bipedal moving body according to claim 1, wherein the bipedal moving body is determined to have a risk of falling over its posture when falling. 前記リフタ移動手段制御手段は、前記転倒判断手段によって前記2足移動体が姿勢を崩して転倒するおそれがあると判断される場合、前記リフタを鉛直方向上方に最大速度で移動させることを特徴とする請求項2または3記載の2足移動体の補助装置。The lifter moving means control means moves the lifter vertically upward at a maximum speed when it is determined by the fall determining means that the bipedal moving body is likely to fall out of posture. The auxiliary device for a bipedal mobile body according to claim 2 or 3. 前記2足移動体が所定の歩行計画に従って歩行する2足移動ロボットからなり、前記リフタ移動手段制御手段は、前記所定の歩行計画に基づいて前記リフタの動作計画を作成すると共に、前記検出された位置に基づいて前記リフタが前記2足移動ロボットに追従するように前記リフタの動作計画を補正し、よって前記リフタ移動手段の動作を制御することを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の2足移動体の補助装置 The biped mobile body is a bipedal mobile robot that walks according to a predetermined walking plan, and the lifter moving means control means creates an operation plan of the lifter based on the predetermined walking plan and the detected 5. The lifter movement plan is corrected so that the lifter follows the biped mobile robot based on the position, and thus the operation of the lifter moving means is controlled. The auxiliary device for the bipedal moving body as described . 前記リフタの位置を検出するリフタ位置検出手段を備え、前記リフタ移動手段制御手段は、前記検出手段によって検出された前記2足移動体の位置と前記リフタ位置検出手段によって検出された前記リフタの位置の差を算出すると共に、前記算出された差が所定値未満であるとき、前記リフタ移動手段の移動速度を規定する速度ゲイン値を第1の値に設定する一方、前記算出された差が所定値以上であるとき、前記速度ゲイン値を前記第1の値よりも大きい第2の値に設定することを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の2足移動体の補助装置。The lifter position detecting means for detecting the position of the lifter, the lifter moving means control means, the position of the biped moving body detected by the detecting means and the position of the lifter detected by the lifter position detecting means When the calculated difference is less than a predetermined value, the speed gain value that defines the moving speed of the lifter moving means is set to a first value, while the calculated difference is The auxiliary device for a bipedal moving body according to any one of claims 1 to 4, wherein when the value is equal to or larger than the value, the speed gain value is set to a second value larger than the first value.
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