JP6107338B2 - Center of gravity generation method for biped robot - Google Patents

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Description

本発明は二足歩行ロボットの重心位置生成方法に関する。   The present invention relates to a center-of-gravity position generation method for a biped robot.

二足歩行ロボットの歩行軌道生成手法に関し、例えば特許文献1には、目標重心軌道の生成に関する技術が提案されている。特許文献1に開示される技術では、ロボットをシンプルな1質点モデルとして見たててZMP(ゼロモーメントポイント)軌道を予め算出しておく。そして、ロボットの詳細モデルにおいて将来予測される動作に関して重心軌道の修正量を計算して、その算出した修正量を用いて重心軌道を修正する。ここで、1質点モデルとは、ロボットの全質量がその重心位置に集中すると見立てたモデルであり、単質点モデルとも称される。また、詳細モデルとは、ロボットの実際の形状により近いモデルであり、ロボットの脚や上半身などの関節やリンクに対して質点を配置した多質点モデルである。詳細モデルを用いることで、ロボットの脚や上半身などの動作をも考慮に入れた重心軌道の生成を行うことができる。   Regarding a walking trajectory generation method for a biped robot, for example, Patent Document 1 proposes a technique related to generation of a target center of gravity trajectory. In the technique disclosed in Patent Document 1, a ZMP (zero moment point) trajectory is calculated in advance by looking at a robot as a simple one mass point model. Then, a correction amount of the center of gravity trajectory is calculated for the motion predicted in the detailed model of the robot, and the center of gravity trajectory is corrected using the calculated correction amount. Here, the one-mass model is a model that assumes that the total mass of the robot is concentrated at the center of gravity, and is also referred to as a single mass model. The detailed model is a model that is closer to the actual shape of the robot, and is a multi-mass model in which mass points are arranged with respect to joints and links such as the robot's legs and upper body. By using the detailed model, it is possible to generate a center-of-gravity trajectory that also takes into account the movement of the robot's legs and upper body.

特許第3834629号公報Japanese Patent No. 3834629

しかしながら、詳細モデルを用いて将来における動作に関するZMP修正量を計算するためには、データ量が多く計算時間を要する。このため、不整地の歩行においてロボット姿勢が不安定になった場合には、姿勢回復のための軌道を直ぐに生成することができず、転倒の可能性が高くなるという問題がある。   However, in order to calculate the ZMP correction amount related to the future operation using the detailed model, the amount of data is large and a calculation time is required. For this reason, when the robot posture becomes unstable during walking on rough terrain, there is a problem that a trajectory for posture recovery cannot be generated immediately, and the possibility of falling is increased.

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、目標重心位置修正量を高速に計算することができ、より安定した制御を実現可能な二足歩行ロボットの重心位置生成方法を提供することを目的とするものである。   The present invention has been made to solve such a problem, and can calculate a center of gravity position of a biped robot that can calculate a target center of gravity position correction amount at high speed and can realize more stable control. Is intended to provide.

一実施の形態に係る二足歩行ロボットの重心位置生成方法は、ロボットの全質量が前記ロボットの重心位置に集中すると見立てた1質点モデルにおける前記ロボットの目標重心位置を算出し、前記ロボットの実際の形状により近い詳細モデルにおける前記ロボットの現在の動作を用いて現在のZMPを算出し、前記算出した前記1質点モデルに基づく前記目標重心位置と、前記算出した前記現在のZMPとに基づいて、目標重心位置修正量を算出し、前記算出した前記目標重心位置修正量を用いて重心位置修正量算出用ZMPの補正量を算出し、当該算出した前記重心位置修正量算出用ZMPの補正量を用いて、前記算出した前記現在のZMPを補正し、前記算出した前記目標重心位置修正量を用いて前記1質点モデルに基づく前記目標重心位置を補正することによって、前記ロボットの目標重心位置データを生成する、ことを特徴とするものである。   The center-of-gravity position generation method for a biped robot according to an embodiment calculates a target center-of-gravity position of the robot in a one-mass model that assumes that the total mass of the robot is concentrated on the center-of-gravity position of the robot, A current ZMP is calculated using the current motion of the robot in a detailed model closer to the shape of, and based on the target center-of-gravity position based on the calculated one mass point model and the calculated current ZMP, A target center-of-gravity position correction amount is calculated, a correction amount of the center-of-gravity position correction amount calculation ZMP is calculated using the calculated target center-of-gravity position correction amount, and the calculated correction amount of the center-of-gravity position correction amount calculation ZMP is calculated. And correcting the calculated current ZMP and using the calculated target centroid position correction amount, the target centroid based on the one mass point model. By correcting the location to generate a target barycentric position data of the robot, it is characterized in.

これによって、1質点モデルから求めた目標重心位置を修正する際に、詳細モデルにおける将来のZMPを算出することなく、詳細モデルにおける現在のZMPに基づいて目標重心軌道を修正することができる。このため、少ない計算量で高速に目標重心位置修正量を算出することができる。そして、このような目標重心位置修正量を用いて目標重心位置を修正することで、1質点モデルにおいて元々目標とした目標ZMP軌道に対してZMP軌道を近づけるための目標重心位置データを高速に生成することができる。この結果、歩行制御において、目標ZMP軌道へと追従させるための制御パラメータである目標重心位置データをより高速に生成することが可能となり、より安定した制御を実現することができる。   Thus, when correcting the target center-of-gravity position obtained from the one mass point model, the target center-of-gravity trajectory can be corrected based on the current ZMP in the detailed model without calculating the future ZMP in the detailed model. Therefore, the target center-of-gravity position correction amount can be calculated at high speed with a small calculation amount. Then, by correcting the target center-of-gravity position using such a target center-of-gravity position correction amount, target center-of-gravity position data for bringing the ZMP trajectory closer to the target ZMP trajectory originally targeted in the one mass point model is generated at high speed. can do. As a result, in the walking control, it is possible to generate the target gravity center position data, which is a control parameter for following the target ZMP trajectory, at higher speed, and to realize more stable control.

また、前記目標重心位置修正量の算出は、前記算出した前記現在のZMPを用いて、所定の処理の逆変換処理を実行し、当該逆変換処理による結果と、前記算出した前記1質点モデルに基づく前記目標重心位置との差を求めることによって、前記目標重心位置修正量を算出する、ようにしてもよい。   In addition, the calculation of the target center-of-gravity position correction amount is performed by performing an inverse conversion process of a predetermined process using the calculated current ZMP, and calculating the result of the inverse conversion process and the calculated one mass point model. The target center-of-gravity position correction amount may be calculated by obtaining a difference from the target center-of-gravity position.

さらにまた、前記重心位置修正量算出用ZMPの補正量の算出は、前記算出した前記目標重心位置修正量に所定の係数を乗じることによって、前記重心位置修正量算出用ZMPの補正量を算出する、ようにしてもよい。   Further, the correction amount of the ZMP for calculating the center of gravity position correction amount is calculated by multiplying the calculated target center of gravity position correction amount by a predetermined coefficient, thereby calculating the correction amount of the ZMP for calculating the center of gravity position correction amount. You may do it.

本発明によれば、目標重心位置修正量を高速に計算することができ、より安定した制御を実現可能な二足歩行ロボットの重心位置生成方法を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the target gravity center position correction amount can be calculated at high-speed, and the gravity center position generation method of the biped walking robot which can implement | achieve more stable control can be provided.

実施の形態1に係る重心位置生成器を示す機能ブロック図である。3 is a functional block diagram illustrating a centroid position generator according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係る重心位置生成器の詳細な機能ブロック図である。3 is a detailed functional block diagram of the barycentric position generator according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係る効果を説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining an effect according to the first embodiment. 実施の形態1に係る効果を説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining an effect according to the first embodiment. 実施の形態1に係る効果を説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining an effect according to the first embodiment. 実施の形態1に係る重心位置生成処理を示すフローチャートである。6 is a flowchart showing a center-of-gravity position generation process according to the first embodiment.

以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。説明の明確化のため、必要に応じて重複説明は省略される。   Hereinafter, specific embodiments to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings. For clarity of explanation, duplicate explanation is omitted as necessary.

<実施の形態1.>
図1は、本実施の形態に係る重心位置生成器100の機能ブロックの構成図を示している。重心位置生成器100は、1質点モデルから求めた目標重心位置を修正し、目標重心位置の時系列データから構成される目標重心軌道を生成する。重心位置生成器100は、処理部10、20、30を備え、以下の(1)〜(5)に示す特徴的な処理を実行することができる。
<Embodiment 1. >
FIG. 1 shows a functional block configuration diagram of the barycentric position generator 100 according to the present embodiment. The center-of-gravity position generator 100 corrects the target center-of-gravity position obtained from the one mass point model, and generates a target center-of-gravity trajectory composed of time series data of the target center-of-gravity position. The center-of-gravity position generator 100 includes processing units 10, 20, and 30 and can execute characteristic processes shown in the following (1) to (5).

(1)重心位置生成器100は、「1質点モデルから求めた目標重心位置(COM:Center Of Mass)」と「詳細モデルの計算したZMP(現在値)」を用いて、「目標重心位置修正量(重心軌道の修正量)」を算出する。この処理は、「1質点モデルから求めた目標重心位置(COM)」と、処理部10において計算された「詳細モデルのZMP(現在値)」と、が処理部20に入力され、処理部20が、これら入力データに基づいて「目標重心位置修正量(重心軌道の修正量)」を算出する処理に相当する。 (1) The center-of-gravity position generator 100 uses the “target center-of-gravity position (COM: Center Of Mass) obtained from one mass point model” and the “ZMP (current value) calculated by the detailed model” to “correct the target center-of-gravity position” Amount (a correction amount of the center of gravity trajectory) "is calculated. In this processing, “target center of gravity position (COM) obtained from one mass point model” and “ZMP (current value) of the detailed model” calculated in the processing unit 10 are input to the processing unit 20, and the processing unit 20 Corresponds to a process of calculating a “target center-of-gravity position correction amount (center-of-gravity trajectory correction amount)” based on these input data.

(2)重心位置生成器100は、上記(1)の特徴的な処理に関して、「1質点モデルから求めた目標重心位置(COM)」から、処理部20において算出した「目標重心位置修正量(重心軌道の修正量)」を減算する。その上で、処理部20が、その減算した後の「1質点モデルから求めた目標重心位置」を用いて「目標重心位置修正量(重心軌道の修正量)」を算出する。 (2) The center-of-gravity position generator 100 generates a “target center-of-gravity position correction amount (computation amount) calculated by the processing unit 20 from“ target center-of-gravity position (COM) obtained from one mass point model ”regarding the characteristic processing of (1) above. Subtract center of gravity trajectory correction). Then, the processing unit 20 calculates a “target center-of-gravity position correction amount (center-of-gravity trajectory correction amount)” using the “target center-of-gravity position obtained from one mass point model” after the subtraction.

(3)重心位置生成器100は、上記(2)の特徴的な処理に関して、処理部30が、処理部20において算出した「目標重心位置修正量(重心軌道の修正量)」を用いて「重心位置修正量算出用ZMPの補正量」を算出する。この算出した「重心位置修正量算出用ZMPの補正量」を用いて、処理部10において計算された「詳細モデルのZMP(現在値)」を補正する。 (3) The center-of-gravity position generator 100 uses the “target center-of-gravity position correction amount (center-of-gravity trajectory correction amount)” calculated by the processing unit 20 in relation to the characteristic processing of (2) above. The center of gravity position correction amount calculation ZMP correction amount "is calculated. Using the calculated “correction amount of the ZMP for calculating the center of gravity position correction amount”, the “ZMP (current value) of the detailed model” calculated in the processing unit 10 is corrected.

(4)重心位置生成器100は、上記(1)〜(3)の特徴的な処理に関して、処理部20による「目標重心位置修正量(重心軌道の修正量)」の算出処理について、処理部20が、処理部10において計算された「詳細モデルのZMP(現在値)」を用いて、「1質点モデルにおける重心位置をZMPへ変換する」という処理の逆変換処理を実行し、当該逆変換処理による結果と、「1質点モデルから求めた目標重心位置」との差を求めることによって、「目標重心位置修正量」を算出する。 (4) The center-of-gravity position generator 100 uses the processing unit 20 to calculate the “target center-of-gravity position correction amount (center-of-gravity trajectory correction amount)” by the processing unit 20 regarding the characteristic processes (1) to (3) above. 20 uses the “detailed model ZMP (current value)” calculated by the processing unit 10 to execute an inverse conversion process of “convert the center of gravity position in one mass point model to ZMP”, and perform the inverse conversion A “target centroid position correction amount” is calculated by obtaining a difference between the result of the processing and “target centroid position obtained from one mass point model”.

(5)重心位置生成器100は、上記(3)の特徴的な処理に関して、処理部30による「重心位置修正量算出用ZMPの補正量」の算出処理について、処理部30が、「目標重心位置修正量(重心軌道の修正量)」に所定の係数Kを乗じることによって、「重心位置修正量算出用ZMPの補正量」を算出する。 (5) With respect to the characteristic processing of (3) above, the center-of-gravity position generator 100 uses the processing unit 30 to calculate “target center-of-gravity, By multiplying the “position correction amount (the correction amount of the center of gravity trajectory)” by a predetermined coefficient K, the “correction amount of the ZMP for calculating the center of gravity position correction amount” is calculated.

以下、図2を参照して、処理部20による「目標重心位置修正量(重心軌道の修正量)」の算出処理をより詳細に説明する。
処理部20における「目標重心位置修正量(重心軌道の修正量)」の算出処理に関しては、上記特徴(4)に説明したように、処理部20が、処理部10において計算された「詳細モデルのZMP(現在値)」を用いて、「1質点モデルにおける重心位置をZMPへ変換する」という処理の逆変換処理を実行し、当該逆変換処理による結果と、「1質点モデルから求めた目標重心位置」との差を求めることによって、「目標重心位置修正量」を算出する。ここでの「1質点モデルにおける重心位置をZMPへ変換する」という処理の逆変換処理は、以下に示す式に基づいて変換を行うことができる。なお、式(1)において、pはZMPを示し、xは重心位置を示し、gは重力加速度を示し、zは重心の高さ位置を示す。

Figure 0006107338
Hereinafter, with reference to FIG. 2, the calculation processing of “target center-of-gravity position correction amount (center-of-gravity trajectory correction amount)” by the processing unit 20 will be described in more detail.
Regarding the calculation process of “target center-of-gravity position correction amount (center-of-gravity trajectory correction amount)” in the processing unit 20, as described in the feature (4), the processing unit 20 calculates the “detailed model calculated by the processing unit 10. ZMP (current value) ”is used to execute an inverse conversion process of“ convert the center of gravity position in one mass point model to ZMP ”, the result of the inverse conversion process, and the target obtained from the one mass point model By calculating the difference from the “center of gravity position”, the “target center of gravity position correction amount” is calculated. The inverse conversion process of the process of “converting the center-of-gravity position in one mass point model to ZMP” here can be performed based on the following formula. In Equation (1), p represents ZMP, x represents the position of the center of gravity, g represents the acceleration of gravity, and z c represents the height position of the center of gravity.
Figure 0006107338

式(1)により、重心の位置および加速度を決定した場合におけるZMPを算出することができる。そして、式(1)をラプラス変換することによって、式(2)を得ることができる。

Figure 0006107338
ZMP in the case where the position of the center of gravity and the acceleration are determined can be calculated by Expression (1). Then, Formula (2) can be obtained by performing Laplace transform on Formula (1).
Figure 0006107338

さらに、式(2)を変換することによって、式(3)を得ることができる。

Figure 0006107338
Furthermore, Formula (3) can be obtained by converting Formula (2).
Figure 0006107338

式(3)により、ZMPが所定の位置に位置する場合の重心位置を算出することができる。これにより、詳細モデルに基づいて算出されたZMPを式(3)に代入することによって、そのために必要な重心位置を算出することができる。この算出した重心位置と、「1質点モデルから求めた目標重心位置」との差を取ることによって、「1質点モデルから求めた目標重心位置」の修正量(即ち、目標重心位置修正量)を算出することができる。   The center-of-gravity position when the ZMP is located at a predetermined position can be calculated by Expression (3). Thereby, by substituting ZMP calculated based on the detailed model into the equation (3), it is possible to calculate the position of the center of gravity necessary for that purpose. By calculating the difference between the calculated center of gravity position and the “target center of gravity position determined from the one mass point model”, the correction amount of the “target center of gravity position determined from the one mass point model” (that is, the target center of gravity position correction amount) is obtained. Can be calculated.

一方で、式(1)から分かるように、ZMPは重心位置および加速度により決定されるために、ZMPを満たす重心軌道を一意に決定することはできない。即ち、(3)は一つの解を求めていたにすぎない。また、ZMPを満たした場合であっても、重心が大きく離れて発散してしまう(即ち、目標重心位置修正量が発散する。)可能性がある。本実施の形態では、目標重心位置修正量を発散させない機能を追加することによって、これを防止することができる。   On the other hand, as can be seen from Equation (1), since the ZMP is determined by the position of the center of gravity and the acceleration, the center of gravity trajectory that satisfies the ZMP cannot be uniquely determined. That is, (3) is only seeking one solution. Further, even when ZMP is satisfied, the center of gravity may diverge greatly (that is, the target center-of-gravity position correction amount may diverge). In the present embodiment, this can be prevented by adding a function that does not diverge the target center-of-gravity position correction amount.

具体的には、「詳細モデルのZMP(現在値)」を修正することによって、発散を防止する。本実施の形態では、図2に示したように、「目標重心位置修正量」に対して所定の係数Kを乗じることによって、これを算出する。この手法によれば、複雑である発散の防止を、最も簡単に実現することができる。   Specifically, divergence is prevented by correcting “ZMP (current value) of detailed model”. In the present embodiment, as shown in FIG. 2, this is calculated by multiplying the “target center-of-gravity position correction amount” by a predetermined coefficient K. According to this method, the prevention of complicated divergence can be realized most easily.

なお、本実施の形態に係る二足歩行ロボットは、関節角を制御するアクチュエータと、関節角を検出するエンコーダと、を脚の各関節に内蔵している。また、ロボットは、上述した重心位置生成器100を含む制御コントローラを備えている。制御コントローラは、入力されるユーザー指令に基づいて各関節を制御する。すなわち、制御コントローラは、ユーザー指令に基づいて得られる各関節の目標角度に追従するように、アクチュエータを制御する。   Note that the biped robot according to the present embodiment incorporates an actuator for controlling the joint angle and an encoder for detecting the joint angle in each joint of the leg. Further, the robot includes a control controller including the above-described center-of-gravity position generator 100. The control controller controls each joint based on the input user command. That is, the control controller controls the actuator so as to follow the target angle of each joint obtained based on the user command.

なお、制御コントローラは、主要なハードウェア構成として、制御処理、演算処理等と行うCPU(Central Processing Unit)と、CPUによって実行される制御プログラムと、演算プログラム等が記憶されたROM(Read Only Memory)と、処理データ等を一時的に記憶するRAM(Random Access Memory)と、を有するマイクロコンピュータを用いて構成されている。また、これらCPU、ROM、及びRAMは、データバスによって相互に接続されている。   The control controller includes a CPU (Central Processing Unit) that performs control processing, arithmetic processing, and the like as a main hardware configuration, a control program executed by the CPU, and a ROM (Read Only Memory) that stores the arithmetic program and the like. ) And a RAM (Random Access Memory) that temporarily stores processing data and the like. The CPU, ROM, and RAM are connected to each other by a data bus.

次に、図6を参照して、本実施の形態に係る重心位置生成処理を説明する。
S101:制御コントローラは、ロボットの各足の着地位置を決定し、決定した各足の着地領域内に目標ZMP軌道を生成する。
S102:重心位置生成器100は、目標ZMP軌道を生成するための、目標重心軌道を生成する。
S103:制御コントローラは、生成した目標重心軌道に追従するように、各関節を駆動する。
Next, the center-of-gravity position generation processing according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
S101: The controller determines the landing position of each foot of the robot, and generates a target ZMP trajectory within the determined landing region of each foot.
S102: The centroid position generator 100 generates a target centroid trajectory for generating a target ZMP trajectory.
S103: The controller drives each joint so as to follow the generated target center-of-gravity trajectory.

以下、S102における処理を具体的に説明する。
S201:重心位置生成器100は、1質点モデルを用いて、S101において生成した目標ZMP軌道を実現するための、目標重心軌道を生成する。
S202:重心位置生成器100は、詳細モデルにおけるロボットの現在の動作を用いて現在のZMPを算出し、算出した現在のZMPを所定の変換処理に従ってロボットの重心位置に変換する。そして、S201において生成した1質点モデルに基づく目標重心軌道と、変換した現在のZMPに基づく重心位置と、を用いて目標重心位置修正量を算出する。そして、算出した重心位置修正量を用いて、S201において生成した1質点モデルに基づく目標重心位置を補正する。これによって、ロボットの目標重心位置データを生成する。
Hereinafter, the process in S102 will be specifically described.
S201: The center-of-gravity position generator 100 generates a target center-of-gravity trajectory for realizing the target ZMP trajectory generated in S101 using the one mass point model.
S202: The center-of-gravity position generator 100 calculates the current ZMP using the current motion of the robot in the detailed model, and converts the calculated current ZMP into the center-of-gravity position of the robot according to a predetermined conversion process. Then, the target center-of-gravity position correction amount is calculated using the target center-of-gravity trajectory based on the one mass point model generated in S201 and the center-of-gravity position based on the converted current ZMP. Then, the target center-of-gravity position based on the one mass point model generated in S201 is corrected using the calculated center-of-gravity position correction amount. Thereby, target gravity center position data of the robot is generated.

次に、図3〜5を参照して、本実施の形態による効果を説明する。
まず、図3を参照して、1質点モデルを用いて算出される、目標ZMPとその目標ZMPを満たす重心軌道の例を説明する。図において、横軸は時間を示し、縦軸は水平方向における距離(m)を示す。図3に示す例では、5secにおいて、目標ZMPがステップ状に0.1m変化している。
Next, effects of the present embodiment will be described with reference to FIGS.
First, an example of a target ZMP and a center of gravity trajectory that satisfies the target ZMP calculated using a one-mass point model will be described with reference to FIG. In the figure, the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates distance (m) in the horizontal direction. In the example shown in FIG. 3, the target ZMP changes by 0.1 m in a step shape at 5 sec.

例えば、遊脚の移動や上半身の動作などに起因して、詳細モデルのZMPが変化する場合を想定する。図4において、ZMPに換算して0.01mの外乱を加えた場合を想定する。本実施の形態に示す手法を適用せず、また、従来手法も適用しない場合、外乱の影響がそのままZMP軌道に現れてしまう(図4において示すZMP軌道)。しかし、本来であれば、元々の目標ZMP軌道に一致させる必要がある。そこで、本実施の形態に示した手法を適用することによって目標重心軌道を修正する。   For example, it is assumed that the ZMP of the detailed model changes due to the movement of the free leg or the movement of the upper body. In FIG. 4, it is assumed that a disturbance of 0.01 m is applied in terms of ZMP. When the method shown in the present embodiment is not applied and the conventional method is not applied, the influence of the disturbance appears as it is in the ZMP trajectory (ZMP trajectory shown in FIG. 4). However, originally, it is necessary to match the original target ZMP trajectory. Therefore, the target center-of-gravity trajectory is corrected by applying the method shown in the present embodiment.

図5は、本実施の形態に示した手法を適用し、目標重心軌道を修正した場合の軌道を示す。同図に示すように、目標重心軌道を修正することによって、詳細モデルを考慮したZMP軌道(ZMP軌道)が、元々の1質点モデルのZMP目標軌道(目標ZMP軌道)に近づいていることが分かる。   FIG. 5 shows a trajectory when the method shown in the present embodiment is applied and the target center-of-gravity trajectory is corrected. As shown in the figure, it is understood that the ZMP trajectory (ZMP trajectory) considering the detailed model approaches the ZMP target trajectory (target ZMP trajectory) of the original one-mass model by correcting the target center-of-gravity trajectory. .

以上に説明したように、本実施の形態に示した手法によれば、1質点モデルから求めた目標重心位置を修正する際に、詳細モデルにおける将来のZMPを算出することなく、詳細モデルにおける現在のZMPに基づいて目標重心軌道を修正する。これによって、少ない計算量で高速に目標重心位置修正量を算出することができる。そして、このような目標重心位置修正量を用いて目標重心位置を修正することで、1質点モデルにおいて元々目標とした目標ZMP軌道に対してZMP軌道を近づけるための目標重心位置データを、より高速に生成することができる。この結果、歩行制御において、目標ZMP軌道へと追従するための制御パラメータである目標重心位置データをより高速に生成することが可能となり、より安定した制御を実現することができる。   As described above, according to the method shown in the present embodiment, when correcting the target center-of-gravity position obtained from the one mass point model, the current model in the detailed model is not calculated without calculating the future ZMP in the detailed model. The target center of gravity trajectory is corrected based on the ZMP. As a result, the target center-of-gravity position correction amount can be calculated at high speed with a small amount of calculation. Then, by correcting the target centroid position using such a target centroid position correction amount, the target centroid position data for bringing the ZMP trajectory closer to the target ZMP trajectory originally targeted in the one-mass model is faster. Can be generated. As a result, in the walking control, it is possible to generate the target gravity center position data, which is a control parameter for following the target ZMP trajectory, at higher speed, and to realize more stable control.

本発明は上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、既に述べた本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることは勿論である。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention described above.

10、20、30 処理部、
100 重心位置生成器
10, 20, 30 processing unit,
100 Center of gravity position generator

Claims (2)

ロボットの全質量が前記ロボットの重心位置に集中すると見立てた1質点モデルにおける前記ロボットの目標重心位置を算出し、
前記ロボットの実際の形状により近い詳細モデルにおける前記ロボットの現在の動作を用いて現在のZMPを算出し、
前記算出した前記1質点モデルに基づく前記目標重心位置と、前記算出した前記現在のZMPとに基づいて、目標重心位置修正量を算出し、
前記算出した前記目標重心位置修正量を用いて重心位置修正量算出用ZMPの補正量を算出し、当該算出した前記重心位置修正量算出用ZMPの補正量を用いて、前記算出した前記現在のZMPを補正し、
前記算出した前記目標重心位置修正量を用いて前記1質点モデルに基づく前記目標重心位置を補正することによって、前記ロボットの目標重心位置データを生成し、
前記目標重心位置修正量の算出は、
前記算出した前記現在のZMPを用いて、所定の処理の逆変換処理を実行し、当該逆変換処理による結果と、前記算出した前記1質点モデルに基づく前記目標重心位置との差を求めることによって、前記目標重心位置修正量を算出する
ことを特徴とする二足歩行ロボットの重心軌道生成方法。
Calculating the target center of gravity position of the robot in a one-mass model assuming that the total mass of the robot is concentrated on the center of gravity position of the robot;
Calculating the current ZMP using the current motion of the robot in a detailed model closer to the actual shape of the robot;
Calculating a target center-of-gravity position correction amount based on the target center-of-gravity position based on the calculated one mass point model and the calculated current ZMP;
Using the calculated target center-of-gravity position correction amount, the correction amount of the center-of-gravity position correction amount calculation ZMP is calculated, and using the calculated correction amount of the center-of-gravity position correction amount calculation ZMP, the calculated current Correct ZMP,
By correcting the target centroid position based on the one mass point model using the calculated target centroid position correction amount, target centroid position data of the robot is generated ,
The target centroid position correction amount is calculated as follows:
By executing the inverse transformation process of a predetermined process using the calculated current ZMP, and obtaining the difference between the result of the inverse transformation process and the target center-of-gravity position based on the calculated one mass point model Calculating the target center-of-gravity position correction amount ;
A method for generating a center of gravity trajectory of a biped robot.
前記重心位置修正量算出用ZMPの補正量の算出は、
前記算出した前記目標重心位置修正量に所定の係数を乗じることによって、前記重心位置修正量算出用ZMPの補正量を算出する、
ことを特徴とする請求項記載の二足歩行ロボットの重心軌道生成方法。
The calculation of the correction amount of the ZMP for calculating the center of gravity position correction amount is as follows:
Calculating a correction amount of the center-of-gravity position correction amount calculation ZMP by multiplying the calculated target center-of-gravity position correction amount by a predetermined coefficient;
The center of gravity trajectory generation method for a biped robot according to claim 1 .
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