JPH0592779A - ほふく移動ロボツトの歩容制御方法 - Google Patents
ほふく移動ロボツトの歩容制御方法Info
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- JPH0592779A JPH0592779A JP3256479A JP25647991A JPH0592779A JP H0592779 A JPH0592779 A JP H0592779A JP 3256479 A JP3256479 A JP 3256479A JP 25647991 A JP25647991 A JP 25647991A JP H0592779 A JPH0592779 A JP H0592779A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 歩容パターンを作成せずに移動対象物の移動
を可能にする。 【構成】 安定に接地可能で進行方向に最も離れた場所
に脚とロボット本体の移動接地を繰り返し、歩容パター
ンを作成せずに自動的にほふく移動の歩容を生成し、移
動対象物の移動を行なう。
を可能にする。 【構成】 安定に接地可能で進行方向に最も離れた場所
に脚とロボット本体の移動接地を繰り返し、歩容パター
ンを作成せずに自動的にほふく移動の歩容を生成し、移
動対象物の移動を行なう。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ほふく移動ロボットの
歩容制御方法に関する。
歩容制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のほふく歩容制御は、図１４，図１
５に示すような形で、既知環境の形状、寸法の判ってい
る凹凸部の移動について考えられていた。そのため、予
め作成された歩容パターンにしたがって移動し、センサ
での修正は微妙な補正動作に限られていた。図１４は段
差乗越パターン、図１５は凸部乗越パターンであり、図
中の符号で１３，１４はそれぞれ移動対象物、７は右前
脚、９は右後脚、１２は右動輪である。（特願昭６０−
１６３８７７号及び特願平２−２１１４８１号参照）
５に示すような形で、既知環境の形状、寸法の判ってい
る凹凸部の移動について考えられていた。そのため、予
め作成された歩容パターンにしたがって移動し、センサ
での修正は微妙な補正動作に限られていた。図１４は段
差乗越パターン、図１５は凸部乗越パターンであり、図
中の符号で１３，１４はそれぞれ移動対象物、７は右前
脚、９は右後脚、１２は右動輪である。（特願昭６０−
１６３８７７号及び特願平２−２１１４８１号参照）
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】移動環境データに基づ
くオフラインでの歩容パターンの作成は、多くの時間と
労力を必要とする上、未知環境（野外等）での移動はほ
とんど不可能であった。
くオフラインでの歩容パターンの作成は、多くの時間と
労力を必要とする上、未知環境（野外等）での移動はほ
とんど不可能であった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明のほふく移動ロボットの歩容制御方法は、ロボ
ット本体に多関節形の複数の脚を備えると共に、ロボッ
ト本体が接地したことを検知する接地センサをロボット
本体に設け、脚が接地したことを検知する接地センサを
脚に設け、周囲物体の状況を検出してロボット本体及び
脚が接地可能か否かを判定する外界センサをロボット本
体及び脚あるいはロボット本体もしくは脚に装備した脚
形移動ロボットを、ロボット本体が接地した状態で各脚
が移動する遊脚動作と、各脚が接地した状態で各脚がロ
ボット本体を支えつつ持ち上げて移動する立脚動作とを
繰り返すことによりほふく移動させるほふく移動ロボッ
トにおいて、遊脚動作時の脚を安定に接地可能で且つ進
行方向に最も離れた場所に移動接地した後、立脚動作時
のロボット本体を安定に接地可能で且つ進行方向に最も
離れた場所に移動接地し、脚の移動接地とロボット本体
の移動接地を繰り返すことで歩容パターンを作成せずに
自動的にほふく移動の歩容を生成することを特徴とす
る。
の本発明のほふく移動ロボットの歩容制御方法は、ロボ
ット本体に多関節形の複数の脚を備えると共に、ロボッ
ト本体が接地したことを検知する接地センサをロボット
本体に設け、脚が接地したことを検知する接地センサを
脚に設け、周囲物体の状況を検出してロボット本体及び
脚が接地可能か否かを判定する外界センサをロボット本
体及び脚あるいはロボット本体もしくは脚に装備した脚
形移動ロボットを、ロボット本体が接地した状態で各脚
が移動する遊脚動作と、各脚が接地した状態で各脚がロ
ボット本体を支えつつ持ち上げて移動する立脚動作とを
繰り返すことによりほふく移動させるほふく移動ロボッ
トにおいて、遊脚動作時の脚を安定に接地可能で且つ進
行方向に最も離れた場所に移動接地した後、立脚動作時
のロボット本体を安定に接地可能で且つ進行方向に最も
離れた場所に移動接地し、脚の移動接地とロボット本体
の移動接地を繰り返すことで歩容パターンを作成せずに
自動的にほふく移動の歩容を生成することを特徴とす
る。
【０００５】
【作用】遊脚動作、立脚動作で脚あるいはロボット本体
を、進行方向に安定して接地可能で、且つ脚あるいはロ
ボット本体の可動範囲内で、できるだけ遠い地点に接地
させる動作を繰り返すことで、パターン化せずにほふく
移動を実現する。
を、進行方向に安定して接地可能で、且つ脚あるいはロ
ボット本体の可動範囲内で、できるだけ遠い地点に接地
させる動作を繰り返すことで、パターン化せずにほふく
移動を実現する。
【０００６】
【実施例】本発明方法を実施する脚車輪型移動ロボット
を図３に基づいて説明する。
を図３に基づいて説明する。
【０００７】この脚車輪形移動ロボットを説明すると、
移動ロボット本体１には、一対の動輪２（図では一方の
み示す）と、一対の前脚３，７と、一対の後脚５（図で
は一方のみ示す）とが備えられており、左前脚３の先端
には車輪４が、また左後脚５の先端には車輪６が取り付
けられている。また左前脚３は、右腿３ｂ，左腿３ｄ並
びに股関節３ａ，膝関節３ｃを有する２関節型の脚であ
り、各関節３ａ，３ｃには駆動機構と角度検出器が備え
られている。同様に左後脚５は、上腿５ｂ，下腿５ｄ並
びに股関節５ａ，膝関節５ｃを有す２関節型であり、各
関節５ａ，５ｃには駆動機構と角度検出器が備えられて
いる。脚先の各車輪４，６には、ブレーキと駆動機構と
角度検出器がついており、駆動輪として自ら独立して回
転することもできるが、ブレーキが解放され且つ駆動力
がない場合は外力により回転して従動輪となる。
移動ロボット本体１には、一対の動輪２（図では一方の
み示す）と、一対の前脚３，７と、一対の後脚５（図で
は一方のみ示す）とが備えられており、左前脚３の先端
には車輪４が、また左後脚５の先端には車輪６が取り付
けられている。また左前脚３は、右腿３ｂ，左腿３ｄ並
びに股関節３ａ，膝関節３ｃを有する２関節型の脚であ
り、各関節３ａ，３ｃには駆動機構と角度検出器が備え
られている。同様に左後脚５は、上腿５ｂ，下腿５ｄ並
びに股関節５ａ，膝関節５ｃを有す２関節型であり、各
関節５ａ，５ｃには駆動機構と角度検出器が備えられて
いる。脚先の各車輪４，６には、ブレーキと駆動機構と
角度検出器がついており、駆動輪として自ら独立して回
転することもできるが、ブレーキが解放され且つ駆動力
がない場合は外力により回転して従動輪となる。
【０００８】脚先の各車輪４，６，８（右後輪は図では
見えない）と左動輪２（右側動輪は図では見えない）に
は力センサが装備され、移動対象物との接地を検出す
る。
見えない）と左動輪２（右側動輪は図では見えない）に
は力センサが装備され、移動対象物との接地を検出す
る。
【０００９】脚先の外界センサの例を図４，図５に示
す。図４，図５は左前脚のセンサを示しており、超音波
センサ１０は下腿３ｄの先端の車輪４と結合されて回転
するようになっている。センサ本体１０ａには超音波発
振子１０ｂと超音波受信子１０ｃが設けられている。超
音波１０ｄは超音波発振子１０ｂから発振され、移動対
象物１１で反射して超音波受信子１０ｃに戻り、発振か
ら受信までの時間で超音波センサ１０と物体までの距離
が判る。実際には超音波センサ１０と移動対象物１１と
の距離ｌm から車輪４と超音波センサ１０との距離ｌ0
を引いたｌr が車輪４と移動対象物１１との距離とな
る。
す。図４，図５は左前脚のセンサを示しており、超音波
センサ１０は下腿３ｄの先端の車輪４と結合されて回転
するようになっている。センサ本体１０ａには超音波発
振子１０ｂと超音波受信子１０ｃが設けられている。超
音波１０ｄは超音波発振子１０ｂから発振され、移動対
象物１１で反射して超音波受信子１０ｃに戻り、発振か
ら受信までの時間で超音波センサ１０と物体までの距離
が判る。実際には超音波センサ１０と移動対象物１１と
の距離ｌm から車輪４と超音波センサ１０との距離ｌ0
を引いたｌr が車輪４と移動対象物１１との距離とな
る。
【００１０】ここでは、超音波によるセンサの例を示し
たが、光学式、視覚認識形式あるいはリミットスイッチ
等による機械式のセンサを用いることも可能である。
たが、光学式、視覚認識形式あるいはリミットスイッチ
等による機械式のセンサを用いることも可能である。
【００１１】本発明の制御方法を説明する。
【００１２】図６には図３で示した４脚ロボットの１サ
イクルのほふく移動の概略フローチャートを示してあ
る。２脚づつ遊脚動作を行ない、進行方向前方へ脚先を
置きかえた後に、本体を立脚動作で前方に置きかえるこ
とで１歩移動する。この繰り返しでほふく移動すること
ができる。
イクルのほふく移動の概略フローチャートを示してあ
る。２脚づつ遊脚動作を行ない、進行方向前方へ脚先を
置きかえた後に、本体を立脚動作で前方に置きかえるこ
とで１歩移動する。この繰り返しでほふく移動すること
ができる。
【００１３】図７には図６における脚、本体の移動を更
に分解したフローチャートを示してある。脚まはた本体
を持ち上げ、移動対象物と干渉しないようにできるだけ
進行方向へ移動し、（詳細手順は図８に示してある）、
安定に接地できる場所に接地する（詳細手順は図９，図
１０に示してある）。
に分解したフローチャートを示してある。脚まはた本体
を持ち上げ、移動対象物と干渉しないようにできるだけ
進行方向へ移動し、（詳細手順は図８に示してある）、
安定に接地できる場所に接地する（詳細手順は図９，図
１０に示してある）。
【００１４】図８には図７における脚またはロボット本
体の進行方向への移動のフローチャートを示してある。
図４，図５に示したセンサで外界をセンシングしながら
ロボット本体が移動対象物と干渉しないように移動す
る。
体の進行方向への移動のフローチャートを示してある。
図４，図５に示したセンサで外界をセンシングしながら
ロボット本体が移動対象物と干渉しないように移動す
る。
【００１５】図９，図１０には図７中の安定に接地する
ためのフローチャート示してある。図８に示した動作
で、脚をできるだけ進行方向に移動させた所で接地が可
能であればそのまま脚あるいはロボット本体を接地させ
る。不安定な場所であれば接地できる場所をさがしなが
ら脚あるいはロボット本体を後退させ、適当な所が見つ
かればそこに接地する。
ためのフローチャート示してある。図８に示した動作
で、脚をできるだけ進行方向に移動させた所で接地が可
能であればそのまま脚あるいはロボット本体を接地させ
る。不安定な場所であれば接地できる場所をさがしなが
ら脚あるいはロボット本体を後退させ、適当な所が見つ
かればそこに接地する。
【００１６】図１３には脚をできるだけ遠くに接地させ
るための状況を示してある。 脚先の接地し得る最遠接地点は、半径Ｒmax と接地
面との交点Ｐmax となるＰmax （ｘmax ，ｙmax ） ただし、このままでは脚と地面の干渉が生じる。従
ってＰmax →０（ｘ0 ，ｙ0 ）へ向けてＰ2 （ｘ2 ，ｙ
2 ）を移動し、
るための状況を示してある。 脚先の接地し得る最遠接地点は、半径Ｒmax と接地
面との交点Ｐmax となるＰmax （ｘmax ，ｙmax ） ただし、このままでは脚と地面の干渉が生じる。従
ってＰmax →０（ｘ0 ，ｙ0 ）へ向けてＰ2 （ｘ2 ，ｙ
2 ）を移動し、
【００１７】
【数１】
【００１８】数１を解いて、交点Ｐ1 （ｘ1 ，ｙ1 ）を
求める。 直線ＯＰ1 ，Ｐ1 Ｐ2 と地面と干渉しないか否かを
調べる（ＯＰ1 ，Ｐ1 Ｐ 2 上に地面の座標がないこ
と）。 を満足するＰ1 に対して、脚の可動角内にあるか
否かを調べる。 θ1min＜θ1 ＜θ1max θ2min＜θ2 ＜θ2max が満足されれば接地点とする。 Ｐ2 を基本として、センサでＰ2 近傍を探索し、既
入力の地面の誤差を修正して接地する。 ただし、の制限はの誤差を吸収するため実際は十分
な余裕をもって行なう。上述した手法により脚をできる
だけ遠くに接地させる。
求める。 直線ＯＰ1 ，Ｐ1 Ｐ2 と地面と干渉しないか否かを
調べる（ＯＰ1 ，Ｐ1 Ｐ 2 上に地面の座標がないこ
と）。 を満足するＰ1 に対して、脚の可動角内にあるか
否かを調べる。 θ1min＜θ1 ＜θ1max θ2min＜θ2 ＜θ2max が満足されれば接地点とする。 Ｐ2 を基本として、センサでＰ2 近傍を探索し、既
入力の地面の誤差を修正して接地する。 ただし、の制限はの誤差を吸収するため実際は十分
な余裕をもって行なう。上述した手法により脚をできる
だけ遠くに接地させる。
【００１９】図１１には脚の可動範囲の状況を示してあ
る。ｘmax と地面の接点Ｐ（ｘ2 ，ｙ2 ）を求め、ｙ
min ＜ｙ2 ＜ｙmax であれば前記の手順で脚との干渉
を調べる。干渉があればｘmax →ｘmin 方向へ移動し同
じことを繰り返す。
る。ｘmax と地面の接点Ｐ（ｘ2 ，ｙ2 ）を求め、ｙ
min ＜ｙ2 ＜ｙmax であれば前記の手順で脚との干渉
を調べる。干渉があればｘmax →ｘmin 方向へ移動し同
じことを繰り返す。
【００２０】脚の可動範囲が図１１の場合の遊脚動作の
例を図１２に示す。ａ点にあった右前脚７を持ち上げて
前方に移動する。移動対象物１１と干渉する場合は干渉
しない所まで上方へ移動し、干渉しない高さになれば再
び前方へ移動する。最終的には可動範囲限界のｂ点まで
行って停止する。そこで接地動作を行なうが、安定に接
地できる所がなければそれを捜しながら右前脚７を戻
し、適当な場所があれば接地動作を行なってｃ点に接地
し、１脚分の動作が終了する。
例を図１２に示す。ａ点にあった右前脚７を持ち上げて
前方に移動する。移動対象物１１と干渉する場合は干渉
しない所まで上方へ移動し、干渉しない高さになれば再
び前方へ移動する。最終的には可動範囲限界のｂ点まで
行って停止する。そこで接地動作を行なうが、安定に接
地できる所がなければそれを捜しながら右前脚７を戻
し、適当な場所があれば接地動作を行なってｃ点に接地
し、１脚分の動作が終了する。
【００２１】図１，図２には本発明方法により段差乗り
越えを行なった場合の脚の動きを示してある。図２は図
１の平面状態を示してある。これらの動作を繰り返すこ
とで、パターン化を行なわずにほふく移動することがで
きる。
越えを行なった場合の脚の動きを示してある。図２は図
１の平面状態を示してある。これらの動作を繰り返すこ
とで、パターン化を行なわずにほふく移動することがで
きる。
【００２２】本発明は、地面の形状が不明な場合であっ
ても、ｘ，ｙ方向の最少可動範囲側に脚先端を移動させ
て接地点を捜すことができる。
ても、ｘ，ｙ方向の最少可動範囲側に脚先端を移動させ
て接地点を捜すことができる。
【００２３】
【発明の効果】本発明のほふく移動ロボットの歩容制御
方法では、移動対象物（移動環境）に基づいた事前の歩
容パターンの作成作業が不要になると共に、パターン化
した歩容では不可能であった未知対象物の移動が可能に
なる。この結果、移動対象物の事前の計測、調査が不要
になる。
方法では、移動対象物（移動環境）に基づいた事前の歩
容パターンの作成作業が不要になると共に、パターン化
した歩容では不可能であった未知対象物の移動が可能に
なる。この結果、移動対象物の事前の計測、調査が不要
になる。
【図１】本発明の一実施例に係る制御方法による段差乗
り越え移動の動作説明図。
り越え移動の動作説明図。
【図２】図１の平面図。
【図３】本発明を適用する脚車輪型移動ロボットの外観
を表わす斜視図。
を表わす斜視図。
【図４】超音波センサの説明図。
【図５】超音波センサの説明図。
【図６】ほふく移動の概略フローチャート。
【図７】脚またはロボット本体動作の概略フローチャー
ト。
ト。
【図８】脚またはロボット本体の進行方向への移動手順
を表わすフローチャート。
を表わすフローチャート。
【図９】脚またはロボット本体の安定接地の手順を表わ
すフローチャート。
すフローチャート。
【図１０】脚またはロボット本体の安定接地の手順を表
わすフローチャート。
わすフローチャート。
【図１１】脚の可動範囲を表わす説明図。
【図１２】遊脚動作を表わす説明図。
【図１３】脚の最遠接地状況の説明図。
【図１４】従来方法による段差乗り越えパターンの動作
説明図。
説明図。
【図１５】従来方法による凸部乗り越えパターンの動作
説明図。
説明図。
１ ロボット本体 ２ 左動輪 ３ 左前脚 ４，６，８ 車輪 ５ 左後脚 ７ 右前脚 ９ 右後脚 １０ 超音波センサ １０ａ センサ本体 １０ｂ 超音波発振子 １０ｃ 超音波受信子 １１ 移動対象物 １２ 右動輪
Claims (1)
- 【請求項１】 ロボット本体に多関節形の複数の脚を備
えると共に、ロボット本体が接地したことを検知する接
地センサをロボット本体に設け、脚が接地したことを検
知する接地センサを脚に設け、周囲物体の状況を検出し
てロボット本体及び脚が接地可能か否かを判定する外界
センサをロボット本体及び脚あるいはロボット本体もし
くは脚に装備した脚形移動ロボットを、 ロボット本体が接地した状態で各脚が移動する遊脚動作
と、各脚が接地した状態で各脚がロボット本体を支えつ
つ持ち上げて移動する立脚動作とを繰り返すことにより
ほふく移動させるほふく移動ロボットにおいて、 遊脚動作時の脚を安定に接地可能で且つ進行方向に最も
離れた場所に移動接地した後、立脚動作時のロボット本
体を安定に接地可能で且つ進行方向に最も離れた場所に
移動接地し、脚の移動接地とロボット本体の移動接地を
繰り返すことで歩容パターンを作成せずに自動的にほふ
く移動の歩容を生成することを特徴とするほふく移動ロ
ボットの歩容制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3256479A JP2902174B2 (ja) | 1991-10-03 | 1991-10-03 | ほふく移動ロボットの歩容制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3256479A JP2902174B2 (ja) | 1991-10-03 | 1991-10-03 | ほふく移動ロボットの歩容制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0592779A true JPH0592779A (ja) | 1993-04-16 |
| JP2902174B2 JP2902174B2 (ja) | 1999-06-07 |
Family
ID=17293212
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3256479A Expired - Lifetime JP2902174B2 (ja) | 1991-10-03 | 1991-10-03 | ほふく移動ロボットの歩容制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2902174B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000053377A1 (fr) * | 1999-03-10 | 2000-09-14 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Robot de service |
| JP2007130725A (ja) * | 2005-11-10 | 2007-05-31 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 脚車輪型移動ロボット及びその動作方法 |
| CN100448631C (zh) * | 2007-03-08 | 2009-01-07 | 上海交通大学 | 具有自定位功能的展缩关节式磁场强度探测机器人 |
| US7490979B2 (en) | 2006-09-19 | 2009-02-17 | Seiko Instruments Inc. | Timepiece |
| CN101973320A (zh) * | 2010-09-21 | 2011-02-16 | 上海大学 | 仿真蠕动行走装置 |
| CN103264735A (zh) * | 2013-06-14 | 2013-08-28 | 山东省科学院自动化研究所 | 一种欠驱动混联行走机构 |
| CN112706176A (zh) * | 2020-12-17 | 2021-04-27 | 辽宁生态工程职业学院 | 计算机智能全自动操控式人工智能机器人 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018154424A1 (en) * | 2017-02-21 | 2018-08-30 | Induna Robotics (Pty) Ltd | Robotic limb arrangement and associated robot |
-
1991
- 1991-10-03 JP JP3256479A patent/JP2902174B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000053377A1 (fr) * | 1999-03-10 | 2000-09-14 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Robot de service |
| US6675068B1 (en) | 1999-03-10 | 2004-01-06 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Working robot |
| JP2007130725A (ja) * | 2005-11-10 | 2007-05-31 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 脚車輪型移動ロボット及びその動作方法 |
| JP4692925B2 (ja) * | 2005-11-10 | 2011-06-01 | 株式会社Ｉｈｉ | 脚車輪型移動ロボット及びその動作方法 |
| US7490979B2 (en) | 2006-09-19 | 2009-02-17 | Seiko Instruments Inc. | Timepiece |
| CN100448631C (zh) * | 2007-03-08 | 2009-01-07 | 上海交通大学 | 具有自定位功能的展缩关节式磁场强度探测机器人 |
| CN101973320A (zh) * | 2010-09-21 | 2011-02-16 | 上海大学 | 仿真蠕动行走装置 |
| CN103264735A (zh) * | 2013-06-14 | 2013-08-28 | 山东省科学院自动化研究所 | 一种欠驱动混联行走机构 |
| CN112706176A (zh) * | 2020-12-17 | 2021-04-27 | 辽宁生态工程职业学院 | 计算机智能全自动操控式人工智能机器人 |
| CN112706176B (zh) * | 2020-12-17 | 2022-03-18 | 辽宁生态工程职业学院 | 智能机器人底盘结构 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2902174B2 (ja) | 1999-06-07 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19990223 |