JPH04201189A - 脚歩行機構の制御装置 - Google Patents

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。

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、例えば５各種
プラント設備などの建屋内環境を移動する脚歩行機構に
おいて、安定に歩行するために好適な脚歩行機構の制御
装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の装置は、あらかじめ計算機で作成した時系列の関
節角度指令値を順番に関節に８力するものであった。な
お、この種の装置として関連するものには１例えば、日
本ロボット学会第５回学術講演会予稿集第３６５頁から
第３６６頁において論じられている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は、あらかじめ作成した関節角度指令値の
みにより制御するため、歩行機構の寸法。

関節サーボ特性のばらつきによる脚先位置の誤差や接地
面の起伏などによる歩行機構の倒れ込み、安定領域の変
形に対して考慮がされておらず、歩行１時に、歩行機構
が揺動し、歩行が不安定になるという問題があった。

本発明の目的は、障害物の多い建屋内環境をスムースに
歩行を継続して移動しうる脚歩行機構の制御装置を提供
することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明では歩行機構は１脚
先位置の誤差による胴体の姿勢変化を検出する姿勢セン
サを胴体に具備し、さらに、脚の接地状態を検出する接
地センサを脚先に具備して歩行機構の姿勢の変化、接地
状態を検出する。これらのセンサ情報から得られる歩行
機構の状態と歩行パターン情報より得られる接地脚の推
移、胴体の姿勢から補正する脚を選択し、その補正量の
脚先位置をその脚の各関節角度で全微分した式から補正
感度を求め、その補正感度の絶対値が最大の関節を選択
してその関節角度指令値に補正量を加え１脚先位置を補
正することで安定に歩行するようにしたものである。

また、補正量の増加に伴う腰高さの増加を原因とする歩
行不能を防ぐには、歩行の進行に伴い。

所定の関数により補正量の変更を行ったものである。

さらに、ある環境を単一の歩行パターンで長距離歩行す
る時に何度も同じ補正を行うことを防ぐために、間接角
度指令１直に補正量を加えたデータを記憶装置に記憶さ
せて元の歩行パターンを修正するようにしたものである
。

さらに５脚先位置を一方向に拘束して補正する場合には
、補正したい方向の各関節の補正感度の大きさにより補
正量に重み付けを行い、その重み付けによって各関節の
補正量を決定して一方向のみの脚先位置を補正する。

〔作用〕

脚先端に取付けた接地センサは、脚先端の接地の有権を
検出する。胴体に備えられた姿勢センサは、胴体の傾き
を検出する。これらのセンサの情報により接地すべき時
に浮いている脚、接地しているが鉛直方向の脚長が関節
角度の誤差により短かいため胴体の傾きの原因となって
いる脚などを判定し、その脚の脚先位置を各関節角度で
微分した式から求まる補正感度の絶対値が最大の関節に
補正量を加えることで関節角度を修正し脚先位置を補正
する。これにより接地すべき脚が浮いている等の問題が
生じないため歩行を安定に行うことができる。

また、補正量を歩行の進行について関数で変更すること
により補正回数の増加による補正量の増大を防ぐことが
できるので歩行不能になることがない。

さらに、各関節の補正量を関節角度指令値に加え記憶装
置に記憶させることで歩行パターンを修正し０歩行パタ
ーンを環境に合ったものに変えることができ、次の歩行
での補正を減らすことができる。

さらに、補正感度の大きさの比で補正量を各関節に振り
分けることである方向にのみ脚先位置を補正することが
できるので例えば、障害物に対している場合のように脚
先の正確な位置決めを要求するときにも補正による脚の
障害物への接触を生じることなく歩行することができる
。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図から第４図を参照して
説明する。

第１図に示す脚歩行機構は１例えば、各種プラント施設
等の点検作業に用いられる移動ロボットである。第１図
を参照して移動ロボットの構成を説明する。移動ロボッ
トの胴体１には、三つの関節３をもつ歩行脚２が備えら
れている。また、歩行脚２の先端にはそれぞれ接地セン
サ４１脚先と前方の対象物との距離を測定する前方距離
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が設けられている。

さらに、歩行脚に具備されている関節３を制御するため
の制御装置７をもっている。次に、第２図を参照して制
御装置７の構成を説明する。

制御装！！７は、接地センサ４と脚先距離センサ５と姿
勢センサ６の信号を処理するセンサ信号処理部７ａと、
センサ信号処理部７ａの情報と歩行パターン格納部７ｂ
の歩行パターン情報から補正すべき脚を選択する補正脚
判断部７ｃと、補正脚判断部７ｃの情報と補正感度格納
部７ｄの情報から補正すべき関節を選択する補正関節判
断部７ｅと。

補正関節判断部７ｅの情報から関節補正値を生成する補
正値生成部７ｆと補正値生成部７ｆで生成された補正値
を格納する補正値格納部７ｇと補正値格納部７ｇに格納
された補正値を用いて歩行パターンを変更する歩行パタ
ーン変更部７ｈと補正値格納部７ｇと歩行パターン格納
部のデータを加えて各関節に出力する歩行パターン出力
部７１とからなる。次に第３図から第４図を用いて実際
に脚先位置を補正する方法を説明する。制御装置は、ま
ず、歩行パターンデータを各関節に出力する。

次に歩行時の各種データのサンプリングを行い、最後に
補正歩行ルーチンで補正データを関節に出力する。この
動作を歩行終了までくり返す。次に。

補正ルーチンの内容を説明する。センサ信号処理部７ａ
はフットスインチのデータをサンプルし、そのデータを
補正製判断部７ｃに渡す。補正製判断部７ｃはセンサ信
号処理部７ａの情報と歩行パターン格納部の接地脚の情
報により右脚接地であるべき時に右脚接地しているか、
三脚接地の時に遊脚になっている脚は正常かどうかを判
断する。

接地すべき脚が浮いている場合は、その脚の番号を補正
関節判断部７ｅに渡す。補正関節判断部７ｅは、補正製
判断部７Ｃからの補正脚情報により補正感度格納部７ｄ
から補正脚の各関節の鉛直方向（２方向）の感度をとり
出してそれらの絶対値を比較し最も値の大きな関節を選
択する。補正値生成部７ｆは補正関節判断部７ｅからの
関節番号情報によりその関節に対応する補正値格納部７
ｇの番地に補正量を書き込む。歩行パターン出力部７１
は歩行パターン格納部７ｂの歩行パターンデータと補正
値格納部７ｇの補正値データをとり出し加え合わせて各
関節に出力する。この動作を脚が接地するまでくり返し
脚先の鉛直方向の位置を補正する。

また、この動作で、補正動作を行わない場合に、補正値
生成部７ｆにより補正値格納部７ｇの補正値を第４図に
示すよう□な関数で変化させ書き換えることで補正量の
増加に伴う腰高さの増加を防ぐ。

〔発明の効果〕

本発明は、以上説明したように構成されているので以下
に記載されるような効果を奏する。すなわち、センサ信
号と歩行パターンデータから補正脚を決定しその脚の補
正感度の最も大きな関節角度指令値に補正量を加えて脚
先位置を補正するため歩行機構の倒れ込み等が生じず安
定に歩行できる。また、その補正量を用いて歩行パター
ンを変更することにより、そのたびに補正を行わなくて
も安定に歩行パターンで歩行することができる。

さらに、方向を指定して脚先位置を補正することができ
るため、障害物がある環境で接触による歩行不能を防ぐ
ため鉛直方向のみに脚先位置を補正するときにも補正す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の移動ロボントの制御系統図
、第２図は、制御装置の構成を示したブロック図、第３
図は、制御装置の制御アルゴリズムを示したフローチャ
ート、第４図は補正値減衰関数により補正がどのように
変化するかを示した説明図である。 １・・胴体、２・・・歩行脚、３・・関節、４・接地セ
ンサ、５・・脚先距離センサ、６・・・姿勢センサ、７
．・。 早　１　＠ 第　２２ 第　３１２］ 第　４　目 Ｃｂ片積葦神正

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、胴体と、複数の関節部をもつ複数の歩行脚と、前記
   歩行脚の前記関節部を制御する制御装置とを含む脚歩行
   機構において、 前記歩行脚の先端に具備された前記歩行脚と大地との接
   地状態を検出する接地センサと、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の情報と関節角度
   指令値情報により、複数の脚の中から脚先位置を補正す
   る脚を選択し、さらに、前記補正脚の脚先位置をその脚
   の各関節角度で全微分した式から補正感度を求め、前記
   補正感度の絶対値が最大の関節を選択してその関節角度
   指令値に補正量を加え、脚先位置を補正することを特徴
   とする脚歩行機構の制御装置。