JPH03166078A - 脚歩行機構の制御装置 - Google Patents
脚歩行機構の制御装置Info
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- JPH03166078A JPH03166078A JP1302019A JP30201989A JPH03166078A JP H03166078 A JPH03166078 A JP H03166078A JP 1302019 A JP1302019 A JP 1302019A JP 30201989 A JP30201989 A JP 30201989A JP H03166078 A JPH03166078 A JP H03166078A
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 210000001364 upper extremity Anatomy 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 3
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、脚歩行機構の制御装置に係り、特に，例えば
原子炉発電施攻作業ロボットなど４脚歩行機構において
、階段，障害物，長距離の通路等を安定歩行するのに好
適な脚歩行機構の制御装置に関するものである． 〔従来の技術〕 従来の装置は、特開昭６２−２６１７４号公報に記載さ
れているように，移動ロボットによる障害物乗り越え動
作を、移動ロボットの能力に合わせた複数の基本的な動
作パターンの立体モデルに分解し、各立体モデルの組み
合わせで障害物の乗り越えを行なっていたが，各動作パ
ターン間をつなぐ動作は車輪でころがることにより行な
っていた．〔発明が解決しようとするＩＩＭＥ 上記従来技術は、関節角度誤差，サーボ偏差等による脚
先端位置ずれに対する考慮がなされておらず、あらかじ
め作威した動作パターンの初期位置に脚歩行機構の脚先
端を設定することが困難であり、そのまま歩行を継続す
ると脚先端が障害物に接触したり，または踏みはずすと
いう問題があった． 本発明は，上記従来技術の問題点を解決するためになさ
れたもので、障害物の多い建家内環境をスムーズに歩行
を継続して移動しつる脚歩行機構の制御装置を提供する
ことを、その目的とするものである． 〔課題を解決するための手段〕 上記目的を達成するために、本発明に係る脚歩行機構の
制御装置の構成は、胴体と、複数の関節部を有する歩行
脚と、この歩行脚の関節部を制御する制御装置とを備え
た脚歩行機構の制御装置において、前記歩行脚の先端に
具備され，進行方向にある物体との距離を測定する前方
距離センサと、前記胴体に具備され、脚歩行機構の姿勢
を検出する姿勢センサと、前記胴体側面に具備され、側
方にある障害物との距離を測定する側方距離センサと，
これら各センサの情報により補正歩行バターンを選択す
る手段と、その補正歩行パターンを出力する手段とを備
え，補正歩行を実行することにより歩行パターンによる
歩行の位置誤差を小さくするように制御回路を構成した
ものである。
原子炉発電施攻作業ロボットなど４脚歩行機構において
、階段，障害物，長距離の通路等を安定歩行するのに好
適な脚歩行機構の制御装置に関するものである． 〔従来の技術〕 従来の装置は、特開昭６２−２６１７４号公報に記載さ
れているように，移動ロボットによる障害物乗り越え動
作を、移動ロボットの能力に合わせた複数の基本的な動
作パターンの立体モデルに分解し、各立体モデルの組み
合わせで障害物の乗り越えを行なっていたが，各動作パ
ターン間をつなぐ動作は車輪でころがることにより行な
っていた．〔発明が解決しようとするＩＩＭＥ 上記従来技術は、関節角度誤差，サーボ偏差等による脚
先端位置ずれに対する考慮がなされておらず、あらかじ
め作威した動作パターンの初期位置に脚歩行機構の脚先
端を設定することが困難であり、そのまま歩行を継続す
ると脚先端が障害物に接触したり，または踏みはずすと
いう問題があった． 本発明は，上記従来技術の問題点を解決するためになさ
れたもので、障害物の多い建家内環境をスムーズに歩行
を継続して移動しつる脚歩行機構の制御装置を提供する
ことを、その目的とするものである． 〔課題を解決するための手段〕 上記目的を達成するために、本発明に係る脚歩行機構の
制御装置の構成は、胴体と、複数の関節部を有する歩行
脚と、この歩行脚の関節部を制御する制御装置とを備え
た脚歩行機構の制御装置において、前記歩行脚の先端に
具備され，進行方向にある物体との距離を測定する前方
距離センサと、前記胴体に具備され、脚歩行機構の姿勢
を検出する姿勢センサと、前記胴体側面に具備され、側
方にある障害物との距離を測定する側方距離センサと，
これら各センサの情報により補正歩行バターンを選択す
る手段と、その補正歩行パターンを出力する手段とを備
え，補正歩行を実行することにより歩行パターンによる
歩行の位置誤差を小さくするように制御回路を構成した
ものである。
なお付記すると、本発明では、上記目的を達戒するため
に，まず脚先端と階段，障害物との距離を測定するため
に、脚先端に前方距離センサを取付け、正対補正，接近
のための歩行パターンを作或した。また、脚歩行機構の
進行方向が通路の方向からずれているときの角度を検出
するために姿勢センサを取付け、さらに通路の中央を歩
行するために壁からの原纏を測定する側方庫離センサを
胴体側面に取付け、進路補正，横位置補正の歩行パター
ンを作成し、歩行パターンで歩行する移動ロボットなど
の位置誤差を補正するようにしたものである． 〔作用〕 脚先端に取付けた前方距離センサは、脚先端と階段，障
害物との衛離を測定し、その距離があらかじめ歩行パタ
ーンを作成するときに設定した距離の許容範囲を越えて
いるときは補正の歩行パターンを用いて補正するので脚
が障害物に接触したり，Ｆ４Ｗ段に接触したりすること
がない．また、姿勢センサは，脚歩行機構の進行方向か
らの方位等を検出し、ずれているときは補正の歩行パタ
ーンを用いる． さらに、側方距雌センサは、脚歩行機構の壁からの距離
を測定し脚歩行機構が通路の端に寄りすぎたときに補正
の歩行パターンを用いる．これらにより、通路を歩行し
ているときに脚歩行機構が壁に接触することがなく、安
全に歩行を継続することができる． 〔実施例〕 以下、本発明の一実旅例を第１図ないし第４図を参照し
て説明する． 第１図は，本発明の一実施例に係る移動ロボットの略示
構成図、第２図は、第１図の制御装置の構成を示すブロ
ック図、第３図は、第１図の移動ロボットの歩行手順を
示すフローチャート図，第４図は、階段におけるフィー
ドバック歩行の手順を示すフローチャート図である。
に，まず脚先端と階段，障害物との距離を測定するため
に、脚先端に前方距離センサを取付け、正対補正，接近
のための歩行パターンを作或した。また、脚歩行機構の
進行方向が通路の方向からずれているときの角度を検出
するために姿勢センサを取付け、さらに通路の中央を歩
行するために壁からの原纏を測定する側方庫離センサを
胴体側面に取付け、進路補正，横位置補正の歩行パター
ンを作成し、歩行パターンで歩行する移動ロボットなど
の位置誤差を補正するようにしたものである． 〔作用〕 脚先端に取付けた前方距離センサは、脚先端と階段，障
害物との衛離を測定し、その距離があらかじめ歩行パタ
ーンを作成するときに設定した距離の許容範囲を越えて
いるときは補正の歩行パターンを用いて補正するので脚
が障害物に接触したり，Ｆ４Ｗ段に接触したりすること
がない．また、姿勢センサは，脚歩行機構の進行方向か
らの方位等を検出し、ずれているときは補正の歩行パタ
ーンを用いる． さらに、側方距雌センサは、脚歩行機構の壁からの距離
を測定し脚歩行機構が通路の端に寄りすぎたときに補正
の歩行パターンを用いる．これらにより、通路を歩行し
ているときに脚歩行機構が壁に接触することがなく、安
全に歩行を継続することができる． 〔実施例〕 以下、本発明の一実旅例を第１図ないし第４図を参照し
て説明する． 第１図は，本発明の一実施例に係る移動ロボットの略示
構成図、第２図は、第１図の制御装置の構成を示すブロ
ック図、第３図は、第１図の移動ロボットの歩行手順を
示すフローチャート図，第４図は、階段におけるフィー
ドバック歩行の手順を示すフローチャート図である。
第１図に示す脚歩行機構は，例えば原子炉発電施設等に
用いられる移動ロボットである．移動ロボットの胴体１
には，３関節を有する歩行脚に係る一対の前脚２および
一対の後脚３が備えられている．そして前脚２の先端に
はそれぞれ前方距離センサ４が設けられており、後脚３
の先端にはそれぞれ前方距離センサ５が設けられている
。また、胴体１には移動ロボットの姿勢を検出する姿勢
センサ６と胴体の側方にある物体との駈離を検出するた
めの側方距離センサ７がＩＩＭ体１の両側に２つずつ設
けられている．そして，前脚２，後脚３の各関節を制御
するための制御装置８を有している． 次に、第２図を参照して制御装置８の構成を説明する。
用いられる移動ロボットである．移動ロボットの胴体１
には，３関節を有する歩行脚に係る一対の前脚２および
一対の後脚３が備えられている．そして前脚２の先端に
はそれぞれ前方距離センサ４が設けられており、後脚３
の先端にはそれぞれ前方距離センサ５が設けられている
。また、胴体１には移動ロボットの姿勢を検出する姿勢
センサ６と胴体の側方にある物体との駈離を検出するた
めの側方距離センサ７がＩＩＭ体１の両側に２つずつ設
けられている．そして，前脚２，後脚３の各関節を制御
するための制御装置８を有している． 次に、第２図を参照して制御装置８の構成を説明する。
制御装置８は、前方距離センサ４，５，姿勢センサ６、
および側方距浦センサ７の信号を処理するセンサ信号処
理部８ａと、センサ信号処理部８ａから得たセンサ情報
に基づき歩行パターンの選択を行う歩行パターン選択・
切換部８ｂと、歩行パターンを格納している歩行パター
ン格納部８Ｃと，歩行パターン選択・切換部８ｂからの
情報で歩行パターン格納部８ｃから歩行パターンを取り
出し各関節部に出力する歩行パターン出力部８ｄとから
なるものである。
および側方距浦センサ７の信号を処理するセンサ信号処
理部８ａと、センサ信号処理部８ａから得たセンサ情報
に基づき歩行パターンの選択を行う歩行パターン選択・
切換部８ｂと、歩行パターンを格納している歩行パター
ン格納部８Ｃと，歩行パターン選択・切換部８ｂからの
情報で歩行パターン格納部８ｃから歩行パターンを取り
出し各関節部に出力する歩行パターン出力部８ｄとから
なるものである。
次に、第３図のフローチャートを参照して歩行動作にお
ける、障害物に正対しての補正歩行について説明する．
以下、文中の（ ）内は、フローチャートに示したステ
ップＨａである．移動ロボットが通路を歩行して階段等
の障害物に接近すると前方距離センサ４，５により前方
の物体との距離を検出する（ステップ■）．障害物、例
えば階段までの距離ｄが、平地歩行の歩幅Ｓｏより大き
い場合は、姿勢センサ６により進行方向の傾きθＪをセ
ンサ信号処理部８ａで演算する．進行方向の傾きθ、が
、進行方向のずれ許容値θより大きい場合は，歩行パタ
ーン選択・切換部８ｂが歩行パターン出力部８ｄに指令
を出し、歩行パターン出力部８ｄは、歩行パターン格納
部８ｃからθ、方向を補正するパターンを各関節部に出
力し、移動ロボットの方向を変える（ステップ■）． θ１がθより小さい場合は、移動ロボットの横方向の距
Ｒｄｇを検出し、そのｄｓが横方向の位置ずれ許容値ｄ
８より大きい場合は、横方向の位置を補正する（ステッ
プ■）。
ける、障害物に正対しての補正歩行について説明する．
以下、文中の（ ）内は、フローチャートに示したステ
ップＨａである．移動ロボットが通路を歩行して階段等
の障害物に接近すると前方距離センサ４，５により前方
の物体との距離を検出する（ステップ■）．障害物、例
えば階段までの距離ｄが、平地歩行の歩幅Ｓｏより大き
い場合は、姿勢センサ６により進行方向の傾きθＪをセ
ンサ信号処理部８ａで演算する．進行方向の傾きθ、が
、進行方向のずれ許容値θより大きい場合は，歩行パタ
ーン選択・切換部８ｂが歩行パターン出力部８ｄに指令
を出し、歩行パターン出力部８ｄは、歩行パターン格納
部８ｃからθ、方向を補正するパターンを各関節部に出
力し、移動ロボットの方向を変える（ステップ■）． θ１がθより小さい場合は、移動ロボットの横方向の距
Ｒｄｇを検出し、そのｄｓが横方向の位置ずれ許容値ｄ
８より大きい場合は、横方向の位置を補正する（ステッ
プ■）。
ｄｓがｄ８より小さい場合は、ＳＯの歩幅で歩行する（
ステップ■）。
ステップ■）。
この制御をくり返し障害物までの距離ｄが歩幅Ｓｏより
小さくなると、その前方距離センサ４，５の情報により
階段に対する移動ロボットの傾き角度をセンサ信号処理
部８ａで演算し（ステップ■），その演算結果，ロボッ
トの傾きθ，の絶対値が，Ｎ段歩行を行うために支障の
ない値Ｘより大きい場合は、角度Ｘの旋回歩行を行う（
ステップ■）．そしてまた，角度を演算し直し、θｄが
Ｘより小さくなるまでくり返す． 傾き角度θ−がＸより小さくなると、次に障害物との距
離を測定し（ステップ■）、近い方の前方距離センサの
値ｄが許容値ｄ１より大きいときは位置合わせ前進（ス
テップ■）させ、許容値ｄ２より小さいときは後退させ
る（ステップ■）．これにより、当初階段歩行、障害物
跨ぎ越しの歩行パターンを作成したときの設定位置に近
いところに移動ロボットを設定することができる．本実
施例によれば、前方距離センサ，側方距離センサ，姿勢
センサにより移動ロボットの移動経路からのずれを検出
できるので，歩行パターンで歩行する移動ロボットの脚
先端位置誤差を補正歩行パターンにより補正でき、安全
に歩行を継続できる効果がある． 第４図に示すフローチャートは、障害物が階段であり、
その階段を踏破してゆくフィードバック歩行を示したも
のである．すなわち、階段の一段一段を上下するに際し
て、階段が終了するまで、第４図に示すフィードバック
歩行を行なっている。
小さくなると、その前方距離センサ４，５の情報により
階段に対する移動ロボットの傾き角度をセンサ信号処理
部８ａで演算し（ステップ■），その演算結果，ロボッ
トの傾きθ，の絶対値が，Ｎ段歩行を行うために支障の
ない値Ｘより大きい場合は、角度Ｘの旋回歩行を行う（
ステップ■）．そしてまた，角度を演算し直し、θｄが
Ｘより小さくなるまでくり返す． 傾き角度θ−がＸより小さくなると、次に障害物との距
離を測定し（ステップ■）、近い方の前方距離センサの
値ｄが許容値ｄ１より大きいときは位置合わせ前進（ス
テップ■）させ、許容値ｄ２より小さいときは後退させ
る（ステップ■）．これにより、当初階段歩行、障害物
跨ぎ越しの歩行パターンを作成したときの設定位置に近
いところに移動ロボットを設定することができる．本実
施例によれば、前方距離センサ，側方距離センサ，姿勢
センサにより移動ロボットの移動経路からのずれを検出
できるので，歩行パターンで歩行する移動ロボットの脚
先端位置誤差を補正歩行パターンにより補正でき、安全
に歩行を継続できる効果がある． 第４図に示すフローチャートは、障害物が階段であり、
その階段を踏破してゆくフィードバック歩行を示したも
のである．すなわち、階段の一段一段を上下するに際し
て、階段が終了するまで、第４図に示すフィードバック
歩行を行なっている。
移動ロボットは階段に対する傾き角度θを検知し（ステ
ップ０）．階段歩行に支障のない許容値θａより大きい
場合、階段上で向きを直す（ステツプ◎）．そして、θ
がθａより小さくなるまで旋回，？ｌｌ！Ｉ定をくり返
す．θがθａより小さくなると、階段との距離ｄを検知
し（ステップＯ）．距＃ｔｄが許容値ｄ１より大きいと
きは階段上微小前進（ステップＱ＞させ、許容値ｄｎよ
り小さいときは階段上微小後進させる（ステップＯ）．
また、ｄがｄイより大きいときは階段歩行し（ステップ
■）、次の階へ進む。
ップ０）．階段歩行に支障のない許容値θａより大きい
場合、階段上で向きを直す（ステツプ◎）．そして、θ
がθａより小さくなるまで旋回，？ｌｌ！Ｉ定をくり返
す．θがθａより小さくなると、階段との距離ｄを検知
し（ステップＯ）．距＃ｔｄが許容値ｄ１より大きいと
きは階段上微小前進（ステップＱ＞させ、許容値ｄｎよ
り小さいときは階段上微小後進させる（ステップＯ）．
また、ｄがｄイより大きいときは階段歩行し（ステップ
■）、次の階へ進む。
なお，上記の実施例では、原子炉発電施設等に用いられ
る移動ロボットについて説明したが、本発明はこれに限
定されるものでなく，階段，凹凸而，障害物等のある建
家内環境で用いられる脚歩行機構の歩行動作の制御に汎
用的に適用されるものである。
る移動ロボットについて説明したが、本発明はこれに限
定されるものでなく，階段，凹凸而，障害物等のある建
家内環境で用いられる脚歩行機構の歩行動作の制御に汎
用的に適用されるものである。
以上、詳細に説咽したように，本発明によれば、障書物
の多い建家内環境をスムーズに歩行をａ続して移動しつ
る脚歩行機構の制御装置を提供することができる。
の多い建家内環境をスムーズに歩行をａ続して移動しつ
る脚歩行機構の制御装置を提供することができる。
第１図は、本発明の一実施例に係る移動ロボットの略示
構威図，第２図は、第１図の制御装置の構成を示すブロ
ック図，第３図は、第１ｗｉの移動ロボットの歩行手順
を示すフローチャート図、第４図は、階段におけるフィ
ードバック歩行の手順を示すフローチャート図である． １・・・胴体，２・・・前脚，３・・・後脚、４．５・
・・前方距離センサ、６・・・姿勢センサ、７・・・側
方距離センサ、８・・・制御装置、８ａ・・・センサ信
号処理部、８ｂ・・・歩行パターン選択・切換部．８ｃ
ｌ・・・歩行パターン出力部．
構威図，第２図は、第１図の制御装置の構成を示すブロ
ック図，第３図は、第１ｗｉの移動ロボットの歩行手順
を示すフローチャート図、第４図は、階段におけるフィ
ードバック歩行の手順を示すフローチャート図である． １・・・胴体，２・・・前脚，３・・・後脚、４．５・
・・前方距離センサ、６・・・姿勢センサ、７・・・側
方距離センサ、８・・・制御装置、８ａ・・・センサ信
号処理部、８ｂ・・・歩行パターン選択・切換部．８ｃ
ｌ・・・歩行パターン出力部．
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、胴体と、複数の関節部を有する歩行脚と、この歩行
脚の関節部を制御する制御装置とを備えた脚歩行機構の
制御装置において、 前記歩行脚の先端に具備され、進行方向にある物体との
距離を測定する前方距離センサと、前記胴体に具備され
、脚歩行機構の姿勢を検出する姿勢センサと、 前記胴体側面に具備され、側方にある障害物との距離を
測定する側方距離センサと、 これら各センサの情報により補正歩行パターンを選択す
る手段と、 その補正歩行パターンを出力する手段とを備え、 補正歩行を実行することにより歩行パターンによる歩行
の位置誤差を小さくするように制御回路を構成した ことを特徴とする脚歩行機構の制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1302019A JPH08372B2 (ja) | 1989-11-22 | 1989-11-22 | 脚歩行機構の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1302019A JPH08372B2 (ja) | 1989-11-22 | 1989-11-22 | 脚歩行機構の制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03166078A true JPH03166078A (ja) | 1991-07-18 |
| JPH08372B2 JPH08372B2 (ja) | 1996-01-10 |
Family
ID=17903920
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1302019A Expired - Lifetime JPH08372B2 (ja) | 1989-11-22 | 1989-11-22 | 脚歩行機構の制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08372B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005051611A1 (ja) * | 2003-11-27 | 2005-06-09 | Honda Motor Co., Ltd. | 移動体の制御装置 |
| CN111331603A (zh) * | 2020-03-17 | 2020-06-26 | 北京理工大学 | 一种轮腿机器人应激式运动姿态转换方法及系统 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02224986A (ja) * | 1989-02-22 | 1990-09-06 | Toshiba Corp | 多脚移動機構 |
-
1989
- 1989-11-22 JP JP1302019A patent/JPH08372B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02224986A (ja) * | 1989-02-22 | 1990-09-06 | Toshiba Corp | 多脚移動機構 |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005051611A1 (ja) * | 2003-11-27 | 2005-06-09 | Honda Motor Co., Ltd. | 移動体の制御装置 |
| WO2005051608A3 (ja) * | 2003-11-27 | 2005-07-21 | Honda Motor Co Ltd | 移動体の制御装置 |
| EP1698440A1 (en) * | 2003-11-27 | 2006-09-06 | HONDA MOTOR CO., Ltd. | Control device for mobile body |
| US7603199B2 (en) | 2003-11-27 | 2009-10-13 | Honda Motor Co., Ltd. | Control device for mobile body |
| US7606634B2 (en) | 2003-11-27 | 2009-10-20 | Honda Motor Co., Ltd. | Control device for mobile body |
| EP1698440A4 (en) * | 2003-11-27 | 2009-11-04 | Honda Motor Co Ltd | CONTROL DEVICE FOR MOVING BODY |
| CN111331603A (zh) * | 2020-03-17 | 2020-06-26 | 北京理工大学 | 一种轮腿机器人应激式运动姿态转换方法及系统 |
| CN111331603B (zh) * | 2020-03-17 | 2021-03-30 | 北京理工大学 | 一种轮腿机器人应激式运动姿态转换方法及系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08372B2 (ja) | 1996-01-10 |
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