JPH05307412A

JPH05307412A - アクチュエータの駆動方法

Info

Publication number: JPH05307412A
Application number: JP4137882A
Authority: JP
Inventors: Toru Takenaka; 透竹中; Masato Hirose; 真人広瀬
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1992-04-30
Filing date: 1992-04-30
Publication date: 1993-11-19
Anticipated expiration: 2016-06-18
Also published as: US5378972A; JP3176705B2

Abstract

(57)【要約】【構成】アクチュエータの駆動方法であって、目標値
に保持するとき、一旦目標変位よりも重力方向において
上位側に変位させ、次いで目標値に降りる様に制御す
る。【効果】重力などの静負荷と逆の方向に内部摩擦力を
作用させることができ、保持するときのアクチュエータ
の出力を低減してその消費エネルギを低減することがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はアクチュエータの駆動
方法に関し、より具体的には機構内部の摩擦力が変位保
持に利用される様にアクチュエータの出力を制御し、ア
クチュエータの負担を軽減してそのエネルギ消費を節約
する様にしたものに関する。

【０００２】

【従来の技術】いわゆるメカトロニクスの分野において
はエネルギを負荷の運動に変換するために各種のアクチ
ュエータが用いられ、その変換を適切に行う様に制御さ
れているが、そこではアクチュエータおよび伝達系の摩
擦は、位置決め精度などに悪影響を及ぼすネガティブな
対象としてのみ扱われている。その例としては、特公平
２−３９８０５号公報などに記載の摩擦力補償技術を挙
げることができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、摩擦のある
機構が変位制御され、ある変位で保持されているときに
は、下記の力の釣り合い式が成立している。尚、この明
細書で「摩擦」は、一つの連続体の内部での相対運動に
おいて、力学的エネルギが熱に変化する様な現象を示す
意味で使用しており、「内部摩擦力」は、かように相対
運動をする物体の接触面において互いに相対運動方向と
逆向きに受ける力の意味で使用する。また「変位」は、
角度および距離を意味する。アクチュエータ出力＝外部負荷＋内部摩擦力［Ｎ］・・・・・（式１）ここで内部摩擦力が、負のある値Ｆ１から正のある値Ｆ
２までの任意の値を取り得るとすると、即ち、Ｆ１＜内
部摩擦力＜Ｆ２、とすると、式１から、Ｆ１＜アクチュエータ出力−外部負荷＜Ｆ２・・・・・・・・（式２）となり、変形すればＦ１＋外部負荷＜アクチュエータ出力＜Ｆ２＋外部負荷・・・（式３）となる。即ち、アクチュエータ出力が式３で示す範囲に
ある限り、釣り合ってその変位を保持する。

【０００４】従来のＰＤ制御などの変位制御においては
図２１に示す如く、上記の式で示す釣り合いが保たれて
変位が保持されている限り、アクチュエータ出力がどの
様な値になっているかは一切関知していなかった。その
結果、例えば、アクチュエータの消費エネルギが、アク
チュエータ出力の自乗に比例するならば、最悪の場合、
保持するときのアクチュエータの消費エネルギは、（外
部負荷＋Ｆ１）の自乗と、（外部負荷＋Ｆ２）の自乗と
のうち、大きい方の値となる。従来でも、保持している
ときに制御を中止し、アクチュエータ出力を零にする省
エネ手法があったが、これは式３から明らかな如く、Ｆ１＋外部負荷＜０かつＦ２＋外部負荷＞０・・・・・・・（式４）を満足する状況でしか用いることができなかった。この
アクチュエータの消費エネルギの低減化は、特に自律移
動型のロボットの場合などでは切実な問題である。

【０００５】従って、この発明の目的は保持するときの
アクチュエータの消費エネルギを低減することであり、
内部摩擦力を積極的に利用してアクチュエータの保持時
の消費エネルギを必要最小限に抑止するか、少なくとも
前記した最悪の事態を避けることができる様にしたアク
チュエータの駆動方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記した課題を解決する
ためにこの発明は例えば請求項１項に示す如く、摩擦の
ある機構を変位制御し、重力などの静負荷に対抗して目
標値を保持するアクチュエータの駆動方法において、前
記目標値への変位指令を与えるとき、一旦、前記目標値
よりも負荷に逆らう方向に変位指令を与え、次いで前記
目標値への変位指令を与える様に構成した。

【０００７】

【作用】一旦静負荷に対抗する方向に変位指令してから
目標値へ変位指令する様にしたので、目標値に変位する
際に重力方向に逆らう方向に内部摩擦力が働き、その摩
擦力が保持するときも作用し続けるので、前記した式１
から、保持するときのアクチュエータ出力を低減するこ
とができ、保持電流などのエネルギを低減することがで
きる。

【０００８】

【実施例】以下、制御対象として２足歩行の脚式移動ロ
ボットを例にとってこの発明の実施例を説明する。図１
はそのロボット１を全体的に示す説明スケルトン図であ
り、左右それぞれの脚部リンク２に６個の関節を備える
（理解の便宜のために各関節をそれを駆動する電動モー
タで示す）。該６個の関節は上から順に、腰の脚部回旋
用の関節１０Ｒ，１０Ｌ（右側をＲ、左側をＬとする。
以下同じ）、腰のロール方向（ｘ軸まわり）の関節１２
Ｒ，１２Ｌ、同ピッチ方向（ｙ軸まわり）の関節１４
Ｒ，１４Ｌ、膝部のピッチ方向の関節１６Ｒ，１６Ｌ、
足首部のピッチ方向の関節１８Ｒ，１８Ｌ、同ロール方
向の関節２０Ｒ，２０Ｌとなっており、その下部には足
平２２Ｒ，２２Ｌが取着されると共に、最上位には上体
（筐体）２４が設けられ、その内部には制御ユニット２
６が格納される。

【０００９】上記において腰関節は関節１０Ｒ（Ｌ），
１２Ｒ（Ｌ），１４Ｒ（Ｌ）から構成され、また足関節
は、関節１８Ｒ（Ｌ），２０Ｒ（Ｌ）から構成される。
また、腰関節と膝関節との間は大腿リンク３２Ｒ，３２
Ｌで、膝関節と足関節との間は下腿リンク３４Ｒ，３４
Ｌで連結される。ここで、脚部リンク２は左右の足につ
いてそれぞれ６つの自由度を与えられ、歩行中にこれら
の６×２＝１２個の関節（軸）をそれぞれ適宜な角度に
駆動することで、足全体に所望の動きを与えることがで
き、任意に３次元空間を歩行することができる様に構成
される。先に述べた様に、上記した関節は電動モータか
らなり、更にはその出力を倍力する減速機などを備える
が、その詳細は先に本出願人が提案した出願（特願平１
−３２４２１８号、特開平３−１８４７８２号）などに
述べられており、それ自体はこの発明の要旨とするとこ
ろではないので、これ以上の説明は省略する。

【００１０】図１に示すロボット１において、足首部に
は公知の６軸力センサ３６が設けられ、足平を介してロ
ボットに伝達されるｘ，ｙ，ｚ方向の力成分Ｆｘ，Ｆ
ｙ，Ｆｚとその方向まわりのモーメント成分Ｍｘ，Ｍ
ｙ，Ｍｚとを測定し、足部の着地の有無と支持脚に加わ
る力の大きさと方向とを検出する。また足平２２Ｒ
（Ｌ）の四隅には静電容量型の接地スイッチ３８（図１
で図示省略）が設けられて、足平の接地の有無を検出す
る。更に、上体２４には傾斜センサ４０が設置され、ｘ
−ｚ平面内のｚ軸に対する傾きとその角速度、同様にｙ
−ｚ平面内のｚ軸に対する傾きとその角速度を検出す
る。また各関節の電動モータには、その回転量を検出す
るロータリエンコーダが設けられる。更に、図１では省
略するが、ロボット１の適宜な位置には傾斜センサ４０
の出力を補正するための原点スイッチ４２と、フェール
対策用のリミットスイッチ４４が設けられる。これらの
出力は前記した上体２４内の制御ユニット２６に送られ
る。

【００１１】図２は制御ユニット２６の詳細を示すブロ
ック図であり、マイクロ・コンピュータから構成され
る。そこにおいて傾斜センサ４０などの出力はＡ／Ｄ変
換器５０でデジタル値に変換され、その出力はバス５２
を介してＲＡＭ５４に送られる。また各電動モータに隣
接して配置されるエンコーダの出力はカウンタ５６を介
してＲＡＭ５４内に入力されると共に、接地スイッチ３
８などの出力は波形整形回路５８を経て同様にＲＡＭ５
４内に格納される。制御ユニット内にはＣＰＵからなる
第１、第２の演算装置６０，６２が設けられており、第
１の演算装置６０はＲＯＭ６４に格納されている関節軌
道などのパラメータを読み出して目標関節角度（関節駆
動パターン）を算出してＲＡＭ５４に送出する。また第
２の演算装置６２はＲＡＭ５４からその目標値（変位指
令）と検出された実測値（実変位）とを読み出し、図３
に示す如く、各関節の駆動に必要な制御値を算出してＤ
／Ａ変換器６６とサーボアンプを介して各関節を駆動す
る電動モータに出力する。

【００１２】以下、図４フロー・チャートを参照して、
それを説明する。

【００１３】同図において、先ずＳ１００において負荷
が変位を減らす向きにかかっているか否かを判断し、肯
定されるときはＳ１０２に進み、今度の目標変位がそれ
までの目標変位に比べて大きいか否か判断し、肯定され
るとき、即ち、目標変位が負荷に逆らう向きに移る場
合、Ｓ１０４に進んで指令変位を、一旦、目標変位より
大きくし、その後に目標変位まで戻す様にする。即ち、
図５タイミング・チャートに示す様に制御する。より具
体的には、図１に示したロボットにおいて、各アクチュ
エータ（電動モータ）にかかる重力負荷の向きは仮想変
位の原理（＝仮想仕事の原理）から、上体２４の高さを
下げるときに向く向きに一致する。従って、ある姿勢を
保持する際に、一旦、目標保持姿勢よりも腰高な姿勢へ
の変位指令を与えてから後に、目標保持姿勢への変位指
令を与える様に駆動制御する。この結果、アクチュエー
タおよび伝達系の摩擦は、重力、バネなどの静負荷に逆
らう向きに発生する。即ち、摩擦力が目標変位（位置）
を保持する様に働くことから、図５に示す様に、指令変
位と実変位との偏差を保持限界付近まで小さくすること
ができる。即ち、アクチュエータの出力は、アクチュエータ出力＝偏差×ゲイン・・・・・・・・・・・・・（式５）から決定されるので、偏差かゲインのいずれかを小さく
することにより、結果としてアクチュエータの出力を低
下することができ、その消費エネルギを低減することが
できる。また、Ｓ１０２において否定されたとき、即
ち、負荷の向きに目標変位が移ったと判断されるときは
Ｓ１０６に進み、図６に示す様に従来通りの方法で駆動
制御する。尚、Ｓ１００において否定されたとき、即
ち、負荷が変位を減らす向きにかかっていないと判断さ
れるときは、Ｓ１０８以降に進んで上記と逆の特性で駆
動制御する。

【００１４】この実施例においては上記の如く構成した
ことから、目標変位を保持するときのアクチュエータの
出力を低下することができ、アクチュエータの消費エネ
ルギを節約することができる。従って、図１に示した自
律移動型の脚式移動ロボットにおいて、電動モータの消
費エネルギを節約することができる。このことは同一の
バッテリ容量であれば行動時間が長くなることを意味
し、あるいはバッテリ容量を小型化してロボットの自重
を小型軽量にでき、更にその消費エネルギの節約を可能
にすることを意味する。

【００１５】図７ないし図１０にこの発明の第２実施例
を示す。第２実施例の場合には図７ブロック線図に示す
如く、変位指令にバイアスを加えて第１実施例と同一の
効果を得る様にした。

【００１６】図８フロー・チャートを参照して説明する
と、先ずＳ２００で同様に負荷が変位を減らす向きにか
かっているか否かを判断し、肯定されるときはＳ２０２
に進んで図９に示す様にバイアス値をある正の値まで徐
々に変化させながら、指令変位を目標変位まで変化させ
る。次いでＳ２０４に進んで実変位が目標変位を超えた
か否か判断し、超えたと判断されるまでＳ２０４，Ｓ２
０６をループしてバイアス量を増加する。そしてＳ２０
４で実変位が目標変位を超えたと判断されたときはＳ２
０８に進んでバイアスをある値まで減少させる。ここで
ある値は、保持限界と考えられる適宜な値を予め設定し
ておく。尚、Ｓ２００で否定されたときはＳ２１０から
Ｓ２１６を経て図１０に示す様に逆の特性で制御する。

【００１７】第２実施例においても、本来の変位指令に
バイアスを加算し、実変位が目標変位を上回るまでバイ
アスを増加（減少）すると共に、その後にバイアスを減
少（増加）する様にしたことから、第１実施例と同様
に、重力、バネなどの静負荷に抗する様に内部摩擦力を
作用させることができる。その結果式５に示すサーボ偏
差を図９（図１０）に示す如く保持限界付近まで小さく
することができ、よって第１実施例と同様にアクチュエ
ータの消費エネルギを低減することができる。尚、図９
および図１０ではＳ２０２およびＳ２１０で与えられる
バイアス量の絶対値よりもサーボ偏差の絶対値の方が大
きい場合を例にとって説明した。また簡略化のため第１
実施例で述べた目標変位の方向を判断するステップなど
は、この実施例及び以下の実施例で省略した。

【００１８】図１１はこの発明の第３実施例を示す、第
２実施例の図８に類似するフロー・チャートである。第
２実施例を含む従前の実施例と相違する点は、Ｓ３０
８，Ｓ３１６においてバイアスを零まで減少（増加）す
る様にしたことのみであり、他のステップを含む残余の
構成は従前の実施例と同様である。この場合にもバイア
スを介して変位指令値を一旦目標変位を上回らせる様に
したことから、重力と逆向きの内部摩擦力を得ることが
でき、サーボ偏差を保持限界付近まで小さくすることが
できてアクチュエータの消費エネルギを低減することが
できる。

【００１９】図１２はこの発明の第４実施例を示す、第
２実施例の図８に類似するフロー・チャートである。第
２実施例を含む従前の実施例と相違する点は、目標変位
にα（正の定数。図９に示す）を加算（減算）した値を
実変位が上回るまでバイアスを増加（減少）すると共に
（Ｓ４０４，Ｓ４０６，Ｓ４１４，Ｓ４１６）、その後
に所期の目標変位を実変位が上回ると判断されるまでバ
イアスを減少（増加）する（Ｓ４０８，Ｓ４１０，Ｓ４
１８，Ｓ４２０）様にしたことである。即ち、実変位が
目標変位から必ず負荷に逆らう向きにαだけずれた位置
から目標変位に到達するので、動摩擦力に相当する保持
力を摩擦力から得ることができる。他のステップを含む
残余の構成並びに効果は、次に述べる第５実施例と共通
する点を除いて、従前の実施例と同様である。

【００２０】図１３はこの発明の第５実施例を示す、第
４実施例の図１２に類似するフロー・チャートである。
第４実施例を含む従前の実施例と相違する点は、実際の
保持状態を判断する様にしたことである。即ち、Ｓ５０
４，Ｓ５１６において実変位が静止したか否か判断する
と共に、静止が確認された後、Ｓ５０６，Ｓ５０８，Ｓ
５１８，Ｓ５２０において実変位が目標変位＋（−）α
を超えるまでバイアスを増加（減少）させ、Ｓ５１０，
Ｓ５２２において実変位が動きだしたと判断されるまで
バイアスを減少（増加）する様にした。尚、αはＳ５１
０ないしはＳ５２２で動く分を考慮したものであり、動
く分が無視できる程度ならば、αは０でも良い。

【００２１】即ち、第１から第３の実施例においては指
令値を目標値よりも一旦重力方向において上側に向け、
内部摩擦力を静負荷のかかる方向と逆の方向に作用さ
せ、よって式５において偏差を低減してアクチュエータ
出力を低減してきた。その場合アクチュエータ出力を低
減し過ぎると、保持限界を超えることとなり、実変位が
動きだしてしまうが、従前の実施例では保持限界を予め
適宜な値に想定していた。それに対し、この第５実施例
（および先の第４実施例）では保持限界を実際に判断
し、実変位が動きだしたところを保持限界と見做してバ
イアス量の減少（増加）を中止する様にした。中止した
ときは、以後その値で保持されることになる。

【００２２】従って、第５実施例（および第４実施例）
においては、第１から第３の実施例に比して一層確実に
目標変位付近に保持しつつアクチュエータの消費エネル
ギを低減させることができる。尚、他のステップを含む
残余の構成は、従前の実施例と変わらない。

【００２３】図１４ないし図１７にこの発明の第６実施
例を示す。第５実施例と同様に保持限界を判断して制御
値を決定するものであるが、図１４ブロック線図に示す
様に、保持限界の判断を外部の静負荷を検出して行うこ
とにより、一層直接的に保持限界を推定する様にした。
ここで、負荷は、図１５に示す様に、前記した６軸力セ
ンサ３６で検出する。例えば図示の如く、ロボットにお
いて左脚側の質量ｍが右脚側のそれに比して大きくなる
と、例えば膝関節１６Ｌに大きなモーメントＭが作用す
る。そのとき目標変位に保持するには一層大きな保持力
が必要となる。そこで検出した負荷に応じて偏差（式
５）の低下量を加減できる様にした。図１６フロー・チ
ャートを参照して説明すると、先ずＳ６００において指
令変位を目標変位まで変化させ、次いでＳ６０２に進ん
で実変位が静止するのを待機する。静止が確認されると
続いてＳ６０４に進んで外部からの静負荷を測定し、次
いでＳ６０６に進んで、図１７に示す特性に従って、測
定した負荷に応じて制御偏差必要量、より具体的には保
持限界を示すサーボ偏差最低量を算出する。次いでＳ６
０８に進んで求めた制御偏差必要量を実変位に加算して
最終目標変位Ｐを算出し、Ｓ６１０に進んで変位指令を
最終目標変位Ｐまで徐々にまたは急激に変化させる。こ
こで、Ｓ６１０実行後には、実変位が動かない限り、実
サーボ偏差はＳ６０６で求めたサーボ偏差最低量となっ
ているので、内部摩擦力はほぼ限界まで保持のために利
用されることとなる。

【００２４】第６実施例においては、従前の実施例、特
に第５実施例に比し、負荷を通じて保持限界を推定して
制御値を決定する様にしたことから、さらに一層目標変
位を確実に保持しつつ、アクチュエータ出力を低減する
ことができる。また、原理的に、第４、第５実施例で
は、動摩擦限界までしか保持力として利用できないが、
第６実施例では静摩擦限界に近い保持力まで利用可能で
ある。尚、他のステップを含む残余の構成は、従前の実
施例と異ならない。

【００２５】図１８および図１９にこの発明の第７実施
例を示す。式５において、従前の実施例は偏差を小さく
してアクチュエータ出力を低減するものであったが、こ
の実施例においては先の図１４ブロック線図に想像線で
示す如く、制御ゲインｋを小さくしてアクチュエータ出
力を低減する様にした。図１８フロー・チャートを参照
して説明すると、Ｓ７００，Ｓ７０２において図１９タ
イミング・チャートに示す如く制御ゲインを上げて指令
変位を目標変位まで変化させ、Ｓ７０４で実変位が静止
するのを待機し、静止が確認されると、Ｓ７０６に進ん
で制御ゲインを下げる様にした。

【００２６】第７実施例においても、制御ゲインを一旦
上げてから下げる様にしたことにより静負荷が作用する
方向と逆の方向に内部摩擦力を作用させてアクチュエー
タ出力を低下させると共に、式５において制御ゲインを
低下させることにしたことから、最終的にアクチュエー
タ出力を小さくしてアクチュエータの消費エネルギを低
減させることができる。

【００２７】図２０はこの発明の第８実施例を示す、第
７実施例の図１８と同様のフロー・チャートであり、相
違する点はＳ８０６を追加して保持限界内にあるか否か
を判断し、保持限界に達したと判断されるときは制御ゲ
インの低下を中止する様にした。保持限界は第５実施例
に示した実変位が動きだしたことで判断しても良く、あ
るいは第６実施例の様に外部の静負荷を検出して判断し
ても良い。他のステップを含む残余の構成は第７実施例
と相違しない。一層的確に実変位が目標値付近に保持さ
れる点を除けば、効果も第７実施例と相違しない。

【００２８】尚、上記実施例において種々の例を示した
が、変形例はこれに止まるものではない。即ち、この制
御においては、整理すると、１．保持限界ａ．判断せずｂ．保持しきれずに実変位が動きだしたことを検出して
判断ｃ．負荷を検出して判断２．操作ａ．偏差を小さくするｂ．制御ゲインを小さくする３．制御方式ａ．オープンループｂ．クローズトループとなるが、これらは原則的に全て組み合わせ可能であ
り、実施例に示したのはその一例に過ぎない。

【００２９】また、偏差を操作するにあたっては、演算
上、変位指令そのものを操作して行うものと、変位指令
に加えるバイアス量を操作して行うものを示したが、両
者に本質的な差異はない。

【００３０】また上記において、２足歩行の脚式移動ロ
ボットを例にとって説明したが、それに限られるもので
はなく、アクチュエータまたはその伝達系に摩擦がある
ものには全て適用可能である。

【００３１】

【発明の効果】請求項１項にあっては、摩擦のある機構
を変位制御し、重力などの静負荷に対抗して目標値を保
持するアクチュエータの駆動方法において、前記目標値
への変位指令を与えるとき、一旦、前記目標値よりも負
荷に逆らう方向に変位指令を与え、次いで前記目標値へ
の変位指令を与える様に構成したので、負荷の働く方向
と逆に内部摩擦力を作用させることができ、保持すると
きのアクチュエータの出力を低減することができ、アク
チュエータの消費エネルギを低減することができる。

【００３２】請求項２項にあっては、摩擦のある機構を
変位制御し、重力などの静負荷に対抗して目標値を保持
するアクチュエータの駆動方法において、前記目標値へ
の変位指令値を与えるとき、一旦、実変位が前記目標値
よりも負荷に逆らう方向に存在する様に変位指令にバイ
アスを加え、次いで制御偏差の絶対値が小さくなる方向
に前記バイアスを変化させる様に構成したので、同様に
負荷の働く方向と逆に内部摩擦力を作用させることがで
き、アクチュエータの出力を低減してその消費エネルギ
を低減することができる。

【００３３】請求項３項にあっては、摩擦のある機構を
変位制御し、重力などの静負荷に対抗して目標値を保持
するアクチュエータの駆動方法において、前記目標値へ
の変位指令を与えるとき、一旦、実変位が前記目標値よ
りも負荷に逆らう方向に存在する様に変位指令にバイア
スを加え、次いで実変位が前記目標値よりも負荷に逆ら
う方向に移動した後、実変位が前記目標値に一致するま
で制御偏差の絶対値が小さくなる方向に前記バイアスを
変化させる様に構成したので、同様に負荷の働く方向と
逆に内部摩擦力を作用させることができ、アクチュエー
タの出力を低減してその消費エネルギを低減することが
できる。

【００３４】請求項４項にあっては、摩擦のある機構を
変位制御し、重力などの静負荷に対抗して目標値を保持
するアクチュエータの駆動方法において、前記目標値へ
の変位指令を与え、次いで実変位が静止した後、実変位
が変動するまで制御偏差の絶対値が小さくなる方向に変
位指令を変化させる様に構成したので、同様に負荷の働
く方向と逆に内部摩擦力を作用させることができ、保持
限界付近までアクチュエータ出力を低減してその消費エ
ネルギを効果的に低減することができる。

【００３５】請求項５項にあっては、摩擦のある機構を
変位制御し、重力などの静負荷に対抗して目標値を保持
するアクチュエータの駆動方法において、前記目標値へ
の変位指令を与え、次いで実変位が静止した後、検出し
た負荷に応じて求めた前記目標値の保持限界相当量を実
変位に加え、その加算値に向けて変位指令を変化させる
様に構成したので、同様に負荷の働く方向と逆に内部摩
擦力を作用させることができると共に、保持限界を一層
的確に認識することができ、アクチュエータ出力を必要
最小限度まで低減してその消費エネルギを低減すること
ができる。

【００３６】請求項６項にあっては、脚式移動ロボット
の関節を変位制御し、重力などの静負荷に対抗して目標
値を保持するアクチュエータの駆動方法において、前記
目標値への変位指令を与えるとき、一旦、前記目標値よ
りも重力方向において上位側の姿勢への変位指令を与
え、次いで前記目標値への変位指令を与える様に構成し
たので、同様に負荷の働く方向と逆に内部摩擦力を作用
させることができ、アクチュエータの出力を低減してそ
の消費エネルギを低減することができる。また脚式移動
ロボットが自律移動型のものであるときは、搭載するエ
ネルギ源の容量を小型にすることができ、それによって
更に消費エネルギを節約することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係るアクチュエータの駆動方法で予
定する脚式移動ロボットの歩行制御装置を全体的に示す
概略図である。

【図２】図１に示す制御ユニットの説明ブロック図であ
る。

【図３】図２に示す制御ユニットの動作のうち、位置制
御を示すブロック線図である。

【図４】図３ブロック線図の動作を具体的に示すフロー
・チャートである。

【図５】図４フロー・チャートの動作のうち、目標値が
負荷に逆らう方向にあるときのものを示すタイミング・
チャートである。

【図６】図４フロー・チャートの動作のうち、目標値が
負荷に従う方向にあるときのものを示すタイミング・チ
ャートである。

【図７】この発明の第２実施例の動作を示す図３と同様
のブロック線図である。

【図８】図７ブロック線図の動作を具体的に示すフロー
・チャートである。

【図９】図８フロー・チャートのうち、目標値が負荷に
逆らう方向にあるときのものを示すタイミング・チャー
トである。

【図１０】図８フロー・チャートのうち、目標値が負荷
に従う方向にあるときのものを示すタイミング・チャー
トである。

【図１１】この発明の第３実施例を示すフロー・チャー
トである。

【図１２】この発明の第４実施例を示すフロー・チャー
トである。

【図１３】この発明の第５実施例を示すフロー・チャー
トである。

【図１４】この発明の第６実施例の動作を示す図３と同
様のブロック線図である。

【図１５】図１４ブロック線図の中の負荷の検出を示す
説明図である。

【図１６】図１４ブロック線図の動作を具体的に示すフ
ロー・チャートである。

【図１７】図１６フロー・チャートのうちの制御偏差必
要量の特性を示す説明グラフ図である。

【図１８】この発明の第７実施例を示すフロー・チャー
トである。

【図１９】図１８フロー・チャートの動作を説明するタ
イミング・チャートである。

【図２０】この発明の第８実施例を示すフロー・チャー
トである。

【図２１】従来技術のＰＤ制御を示す説明タイミング・
チャートである。

【符号の説明】

１脚式移動ロボット（２足歩行ロボ
ット）２脚部リンク１０Ｒ，１０Ｌ脚部回旋用の関節１２Ｒ，１２Ｌ股部のロール方向の関節１４Ｒ，１４Ｌ股部のピッチ方向の関節１６Ｒ，１６Ｌ膝部のピッチ方向の関節１８Ｒ，１８Ｌ足首部のピッチ方向の関節２０Ｒ，２０Ｌ足首部のロール方向の関節２２Ｒ，２２Ｌ足平２４上体２６制御ユニット３６６軸力センサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】摩擦のある機構を変位制御し、重力など
の静負荷に対抗して目標値を保持するアクチュエータの
駆動方法において、前記目標値への変位指令を与えると
き、一旦、前記目標値よりも負荷に逆らう方向に変位指
令を与え、次いで前記目標値への変位指令を与える様に
構成したことを特徴とするアクチュエータの駆動方法。
【請求項２】摩擦のある機構を変位制御し、重力など
の静負荷に対抗して目標値を保持するアクチュエータの
駆動方法において、前記目標値への変位指令を与えると
き、一旦、実変位が前記目標値よりも負荷に逆らう方向
に存在する様に変位指令にバイアスを加え、次いで制御
偏差の絶対値が小さくなる方向に前記バイアスを変化さ
せる様に構成したことを特徴とするアクチュエータの駆
動方法。
【請求項３】摩擦のある機構を変位制御し、重力など
の静負荷に対抗して目標値を保持するアクチュエータの
駆動方法において、前記目標値への変位指令を与えると
き、一旦、実変位が前記目標値よりも負荷に逆らう方向
に存在する様に変位指令にバイアスを加え、次いで実変
位が前記目標値よりも負荷に逆らう方向に移動した後、
実変位が前記目標値に一致するまで制御偏差の絶対値が
小さくなる方向に前記バイアスを変化させる様に構成し
たことを特徴とするアクチュエータの駆動方法。
【請求項４】摩擦のある機構を変位制御し、重力など
の静負荷に対抗して目標値を保持するアクチュエータの
駆動方法において、前記目標値への変位指令を与え、次
いで実変位が静止した後、実変位が変動するまで制御偏
差の絶対値が小さくなる方向に変位指令を変化させる様
に構成したことを特徴とするアクチュエータの駆動方
法。
【請求項５】摩擦のある機構を変位制御し、重力など
の静負荷に対抗して目標値を保持するアクチュエータの
駆動方法において、前記目標値への変位指令を与え、次
いで実変位が静止した後、検出した負荷に応じて求めた
前記目標値の保持限界相当量を実変位に加え、その加算
値に向けて変位指令を変化させる様に構成したことを特
徴とするアクチュエータの駆動方法。
【請求項６】脚式移動ロボットの関節を変位制御し、
重力などの静負荷に対抗して目標値を保持するアクチュ
エータの駆動方法において、前記目標値への変位指令を
与えるとき、一旦、前記目標値よりも重力方向において
上位側の姿勢への変位指令を与え、次いで前記目標値へ
の変位指令を与える様に構成したことを特徴とするアク
チュエータの駆動方法。