JPH08370B2 - 歩行機械の歩行脚制御装置 - Google Patents
歩行機械の歩行脚制御装置Info
- Publication number
- JPH08370B2 JPH08370B2 JP63279492A JP27949288A JPH08370B2 JP H08370 B2 JPH08370 B2 JP H08370B2 JP 63279492 A JP63279492 A JP 63279492A JP 27949288 A JP27949288 A JP 27949288A JP H08370 B2 JPH08370 B2 JP H08370B2
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- joint
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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、脚によつて移動する歩行機械の歩行脚制御
装置に係り、特に、床面障害物と脚との干渉を回避する
ように歩行することができる歩行機械の歩行脚制御装置
に関する。
装置に係り、特に、床面障害物と脚との干渉を回避する
ように歩行することができる歩行機械の歩行脚制御装置
に関する。
〔従来の技術〕 従来、歩行機械には種々の歩行脚形式のものがある
が、第２回知能移動ロボツトシンポジウム資料（主催
計測自動制御学会1984年６月）第21頁から第26頁には、
４足歩行ロボツトの歩行の安定性に関して論じられてい
る。
が、第２回知能移動ロボツトシンポジウム資料（主催
計測自動制御学会1984年６月）第21頁から第26頁には、
４足歩行ロボツトの歩行の安定性に関して論じられてい
る。
上記従来技術のような４足歩行ロボツトにおいては、
平坦面の歩行に関してその安定性が論じられている。し
かし、近年ではこの種の走行機械の歩行起動性を向上さ
せることが要求されている。すなわち、障害物，階段等
を踏破し得る機能を備えることが必要となつている。し
かしながら、上記従来技術では歩行時、各足を構成する
脚と障害物，階段等との干渉を回避する点について配慮
されておらず、多種多様な環境の変化に十分対応して歩
行することができなかつた。
平坦面の歩行に関してその安定性が論じられている。し
かし、近年ではこの種の走行機械の歩行起動性を向上さ
せることが要求されている。すなわち、障害物，階段等
を踏破し得る機能を備えることが必要となつている。し
かしながら、上記従来技術では歩行時、各足を構成する
脚と障害物，階段等との干渉を回避する点について配慮
されておらず、多種多様な環境の変化に十分対応して歩
行することができなかつた。
本発明の目的は上述の事柄にもとづいてなされたもの
で、対地条件に対して優れた歩行性を有する歩行機械の
歩行脚制御装置を提供することにある。
で、対地条件に対して優れた歩行性を有する歩行機械の
歩行脚制御装置を提供することにある。
上記目的は歩行機械が走行する床面障害物等の形状デ
ータを記憶する環境形状データ部と、この環境形状デー
タ部からの形状データにもとづいて生成し得る２種類の
脚移動軌跡を生成する脚軌跡生成部と、前記脚軌跡生成
部で生成した２種類の脚移動軌跡をそれぞれ関節角指令
値に演算する関節角演算値と、この関節角演算部で演算
した各２種類の関節角指令値をそれぞれ格納する第１お
よび第２のバツフア部と、前記環境形状データ部からの
形状データと関節角演算部からの２種類の関節角指令値
とにより脚と形状データとの干渉の有無を判別する干渉
判別部と、この干渉判別部からの判別指令により第１の
バツフア部または第２のバツフア部に格納した干渉を生
じない関節角指令値を関節角制御装置に出力するデータ
切替部とを備えることにより達成される。
ータを記憶する環境形状データ部と、この環境形状デー
タ部からの形状データにもとづいて生成し得る２種類の
脚移動軌跡を生成する脚軌跡生成部と、前記脚軌跡生成
部で生成した２種類の脚移動軌跡をそれぞれ関節角指令
値に演算する関節角演算値と、この関節角演算部で演算
した各２種類の関節角指令値をそれぞれ格納する第１お
よび第２のバツフア部と、前記環境形状データ部からの
形状データと関節角演算部からの２種類の関節角指令値
とにより脚と形状データとの干渉の有無を判別する干渉
判別部と、この干渉判別部からの判別指令により第１の
バツフア部または第２のバツフア部に格納した干渉を生
じない関節角指令値を関節角制御装置に出力するデータ
切替部とを備えることにより達成される。
歩行機械が歩行する床面障害物等のデータは、環境形
状データ部から出力される。この環境形状データ部から
の形状データにより、脚軌跡生成部は脚機構にもとづい
て生成し得る２種類の脚移動軌跡を生成する。これらの
脚移動軌跡はそれぞれ関節角指令値に演算されて、第１
のバツファ部および第２のバツフア部に格納される。一
方、環境形状データ部からの形状データは干渉判別部に
入力されている。このため、干渉判別部は形状データか
らの床面障害物等の形状物と関節角演算部からの２種類
の脚移動軌跡に対応する関節角指令値とにより、脚と形
状物との干渉の有無を判別し、その判別結果をデータ切
替部に出力する。これにより、データ切替部は判別指令
により第１のバツフア部または第２のバツフア部に格納
した干渉を生じない関節角指令値を関節角制御装置に出
力する。このため、関節角制御装置は形状物を回避する
ように脚を移動させる。
状データ部から出力される。この環境形状データ部から
の形状データにより、脚軌跡生成部は脚機構にもとづい
て生成し得る２種類の脚移動軌跡を生成する。これらの
脚移動軌跡はそれぞれ関節角指令値に演算されて、第１
のバツファ部および第２のバツフア部に格納される。一
方、環境形状データ部からの形状データは干渉判別部に
入力されている。このため、干渉判別部は形状データか
らの床面障害物等の形状物と関節角演算部からの２種類
の脚移動軌跡に対応する関節角指令値とにより、脚と形
状物との干渉の有無を判別し、その判別結果をデータ切
替部に出力する。これにより、データ切替部は判別指令
により第１のバツフア部または第２のバツフア部に格納
した干渉を生じない関節角指令値を関節角制御装置に出
力する。このため、関節角制御装置は形状物を回避する
ように脚を移動させる。
以下本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第１図は本発明の装置の一実施例を示すもので、この
図において１は歩行機械で、この歩行機械１は胴部２
と、歩行面に接する側の第１の脚部3Aとこの第１の脚部
3Aの他端に設けた第１の関節部3Bとこの第１の関節部3B
に連結した第２の脚部3Cと、この第２の脚部3Cの他端と
胴部２とを連結する第２の関節部3Dとで構成される４つ
の脚３とを備えている。前述した各脚３の関節部3B,3D
は関節角制御装置４によつて駆動制御される。Ｓは歩行
機械１が昇降する階段である。次に本発明の制御装置の
一例の構成を説明すると、５は環境形状データ部で、こ
の環境形状データ部５は歩行機械１が昇降する階段、ま
たはまたぎ越す必要がある障害物等の形状データを記憶
している。６は脚軌跡生成部で、この脚軌跡生成部６は
前述した歩行機械１が歩行する階段、障害物等の形状に
もとづいて脚の幾何学的構成から生成し得る２種類の脚
移動軌跡を生成する。７は関節角演算部で、この関節角
演算部７は２種類の脚移動軌跡にもとづいて、それぞれ
の関節角指令値を演算する。８は第１のバツフア部、９
は第２のバツフア部で、これらのバツフア部8,9は前述
した２種類の脚移動軌跡に関連した関節角指令値をそれ
ぞれ格納する。10は干渉判別部で、この干渉判別部10は
環境形状データ部５からの形状データと脚３との干渉の
有無を判別する。この判別方法としては、例えば形状デ
ータが段階Ｓである場合には段階Ｓのエツジ部SAの座標
値に対する２種類の脚移動軌跡に関連する脚３の第１の
関節部3Bの２種類の座標値を比較し、エツジ部SAから離
れている方の脚３の第１の関節部3Bの関節角指令値を選
択する指令を出力する。11はデータ切替部で、このデー
タ切替部11は干渉判別部10からの判別指令により、第１
のバツフア部８または第２のバツフア部９のいずれかに
格納されている階段Ｓのエツジ部SAから離れている方の
脚３の関節角指令値を読み出し、これを関節角制御装置
４に出力する。
図において１は歩行機械で、この歩行機械１は胴部２
と、歩行面に接する側の第１の脚部3Aとこの第１の脚部
3Aの他端に設けた第１の関節部3Bとこの第１の関節部3B
に連結した第２の脚部3Cと、この第２の脚部3Cの他端と
胴部２とを連結する第２の関節部3Dとで構成される４つ
の脚３とを備えている。前述した各脚３の関節部3B,3D
は関節角制御装置４によつて駆動制御される。Ｓは歩行
機械１が昇降する階段である。次に本発明の制御装置の
一例の構成を説明すると、５は環境形状データ部で、こ
の環境形状データ部５は歩行機械１が昇降する階段、ま
たはまたぎ越す必要がある障害物等の形状データを記憶
している。６は脚軌跡生成部で、この脚軌跡生成部６は
前述した歩行機械１が歩行する階段、障害物等の形状に
もとづいて脚の幾何学的構成から生成し得る２種類の脚
移動軌跡を生成する。７は関節角演算部で、この関節角
演算部７は２種類の脚移動軌跡にもとづいて、それぞれ
の関節角指令値を演算する。８は第１のバツフア部、９
は第２のバツフア部で、これらのバツフア部8,9は前述
した２種類の脚移動軌跡に関連した関節角指令値をそれ
ぞれ格納する。10は干渉判別部で、この干渉判別部10は
環境形状データ部５からの形状データと脚３との干渉の
有無を判別する。この判別方法としては、例えば形状デ
ータが段階Ｓである場合には段階Ｓのエツジ部SAの座標
値に対する２種類の脚移動軌跡に関連する脚３の第１の
関節部3Bの２種類の座標値を比較し、エツジ部SAから離
れている方の脚３の第１の関節部3Bの関節角指令値を選
択する指令を出力する。11はデータ切替部で、このデー
タ切替部11は干渉判別部10からの判別指令により、第１
のバツフア部８または第２のバツフア部９のいずれかに
格納されている階段Ｓのエツジ部SAから離れている方の
脚３の関節角指令値を読み出し、これを関節角制御装置
４に出力する。
次に上述した本発明の装置の一実施例の動作を説明す
る。
る。
いま、歩行機械１が、階段Ｓを上昇する場合を例に掲
げて説明すると、歩行面が階段であるとの形状データが
環境形状データ部５から脚軌跡生成部６と干渉判別部10
とに出力される。これにより、まず脚軌跡生成部６は脚
３の幾何学的構成から第１図の実践で示す脚移動軌跡Ａ
と第１図の点線で示す脚移動軌跡Ｂとの２種類の脚移動
軌跡を生成する。これらの脚移動軌跡A,Bは関節角演算
部７に出力されて、それぞれ脚移動軌跡A,Bに対応した
関節角指令値に演算される。そして、脚移動軌跡Ａに対
応した関節角指令値は例えば第１のバツフア部８に格納
され、また脚移動軌跡Ｂに対応した関節角指令値は第２
のバツフア部９に格納される。一方、干渉判別部10は環
境形状データ部５からの階段Ｓに関する形状データから
階段Ｓのエツジ部SAの座標値を求め、この座標値と関節
角演算部７からの２種類の脚移動軌跡A,Bに関連した第
１の関節部3Bの関節座標値とを比較し、エツジ部SAの座
標から離れた脚移動軌跡Ａの関節角指令値を選択する判
別指令をデータ切替部11に出力する。これにより、デー
タ切替部11は第１のバツフア部８に格納した関節角指令
値を関節角制御装置４に加える。その結果、関節角制御
装置４は脚３を階段Ｓのエツジ部SAに対して干渉させな
いように移動させることができる。したがつて、脚を歩
行環境内の障害物に対して干渉させないように歩行させ
ることができる。
げて説明すると、歩行面が階段であるとの形状データが
環境形状データ部５から脚軌跡生成部６と干渉判別部10
とに出力される。これにより、まず脚軌跡生成部６は脚
３の幾何学的構成から第１図の実践で示す脚移動軌跡Ａ
と第１図の点線で示す脚移動軌跡Ｂとの２種類の脚移動
軌跡を生成する。これらの脚移動軌跡A,Bは関節角演算
部７に出力されて、それぞれ脚移動軌跡A,Bに対応した
関節角指令値に演算される。そして、脚移動軌跡Ａに対
応した関節角指令値は例えば第１のバツフア部８に格納
され、また脚移動軌跡Ｂに対応した関節角指令値は第２
のバツフア部９に格納される。一方、干渉判別部10は環
境形状データ部５からの階段Ｓに関する形状データから
階段Ｓのエツジ部SAの座標値を求め、この座標値と関節
角演算部７からの２種類の脚移動軌跡A,Bに関連した第
１の関節部3Bの関節座標値とを比較し、エツジ部SAの座
標から離れた脚移動軌跡Ａの関節角指令値を選択する判
別指令をデータ切替部11に出力する。これにより、デー
タ切替部11は第１のバツフア部８に格納した関節角指令
値を関節角制御装置４に加える。その結果、関節角制御
装置４は脚３を階段Ｓのエツジ部SAに対して干渉させな
いように移動させることができる。したがつて、脚を歩
行環境内の障害物に対して干渉させないように歩行させ
ることができる。
なお、上述の実施例は歩行機械１が階段Ｓを昇降する
場合について説明したが、第２図に示すように障害物Ｘ
を跨ぎ越えることも可能である。この場合には、干渉判
別部10は脚３の先端が01点から02点を移動するときは、
障害物Ｘの角部XAの座標と、２種類の関節角指令値の第
１の関節部3B座標値とを比較し、第１の関節部3Bと角部
XAとの距離が大きい方の関節角指令値を選択するよう
に、データ切替部11に指令を出力する。次に脚３の先端
が02点から03点を移動するときは、関節角指令値データ
を切替えずに01点から02点を移動したときの関節角指令
値データの続きで移動する。さらに03点から04点を移動
するときは、前述と同様に障害物Ｘの角部XBと第１の関
節部3Bの座標値とを比較することにより、可能である。
場合について説明したが、第２図に示すように障害物Ｘ
を跨ぎ越えることも可能である。この場合には、干渉判
別部10は脚３の先端が01点から02点を移動するときは、
障害物Ｘの角部XAの座標と、２種類の関節角指令値の第
１の関節部3B座標値とを比較し、第１の関節部3Bと角部
XAとの距離が大きい方の関節角指令値を選択するよう
に、データ切替部11に指令を出力する。次に脚３の先端
が02点から03点を移動するときは、関節角指令値データ
を切替えずに01点から02点を移動したときの関節角指令
値データの続きで移動する。さらに03点から04点を移動
するときは、前述と同様に障害物Ｘの角部XBと第１の関
節部3Bの座標値とを比較することにより、可能である。
本発明によれば、歩行環境内の階段、障害物等の物体
に対して脚を干渉させずに歩行させることができる。そ
の結果、対地条件に対して優れた歩行性を発揮すること
ができる。
に対して脚を干渉させずに歩行させることができる。そ
の結果、対地条件に対して優れた歩行性を発揮すること
ができる。
第１図は本発明の装置の一実施例の構成を示す図、第２
図は本発明の装置により制御される歩行機械の歩行動作
例を示す図である。 １……歩行機械、２……胴部、３……脚、４……関節角
制御装置、５……環境形状データ部、６……脚軌跡生成
部、７……関節角演算部、８……第１のバツフア部、９
……第２のバツフア部、10……干渉判別部、11……デー
タ切替部。
図は本発明の装置により制御される歩行機械の歩行動作
例を示す図である。 １……歩行機械、２……胴部、３……脚、４……関節角
制御装置、５……環境形状データ部、６……脚軌跡生成
部、７……関節角演算部、８……第１のバツフア部、９
……第２のバツフア部、10……干渉判別部、11……デー
タ切替部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤江 正克 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 本間 和男 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 小林 曉峯 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 中野 裕 茨城県日立市幸町３丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内 審査官 島田 信一 (56)参考文献 特開 昭62−97006（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−52982（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】少なくとも歩行面に接する側の第１の脚部
と、この第１の脚部とこれに連なる第２の脚部の一方と
を連結する第１の関節部と、第２の脚部の他方端とこれ
に連なる部材を連結する第２の関節部とを有する脚およ
び前記脚の関節部を駆動する関節角制御装置を備えた歩
行機械において、前記歩行機械が歩行する床面障害物等
の形状データを記憶する環境形状データ部と、この環境
形状データ部からの形状データにもとづいて生成し得る
２種類の脚移動軌跡を生成する脚軌跡生成部と、前記脚
軌跡生成部で生成した２種類の脚移動軌跡をそれぞれ関
節角指令値に演算する関節角演算部と、この関節角演算
部で演算した各２種類の関節角指令値をそれぞれ格納す
る第１および第２のバッファ部と、前記環境形状データ
部からの床面障害物等の形状データとから障害物の座標
値を求め、この座標値と前記関節角演算部からの２種類
の脚移動軌跡に関連した関節角指令値とにより前記障害
物の座標から離れた脚移動軌跡の関節角指令値を選択す
る判別指令を出力する干渉判別部と、この干渉判別部か
らの判別指令により第１のバッファ部または第２のバッ
ファ部に格納した干渉を生じない関節角指令値を前記関
節角制御装置に出力するデータ切替部とを備えたことを
特徴とする歩行機械の歩行脚制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63279492A JPH08370B2 (ja) | 1988-11-07 | 1988-11-07 | 歩行機械の歩行脚制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63279492A JPH08370B2 (ja) | 1988-11-07 | 1988-11-07 | 歩行機械の歩行脚制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02127180A JPH02127180A (ja) | 1990-05-15 |
| JPH08370B2 true JPH08370B2 (ja) | 1996-01-10 |
Family
ID=17611802
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63279492A Expired - Lifetime JPH08370B2 (ja) | 1988-11-07 | 1988-11-07 | 歩行機械の歩行脚制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08370B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1068803B1 (en) * | 1998-03-31 | 2008-12-10 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Device for producing soft ice creams |
| JP5310236B2 (ja) * | 2009-04-28 | 2013-10-09 | トヨタ自動車株式会社 | 脚式ロボットとその制御方法 |
| JP2014100767A (ja) * | 2012-11-20 | 2014-06-05 | Toshiba Corp | 多脚歩行ロボットの段差歩行制御装置及び方法 |
| KR20220083666A (ko) * | 2019-08-06 | 2022-06-20 | 보스턴 다이나믹스, 인크. | 제약된 이동성 매핑 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6297006A (ja) * | 1985-10-23 | 1987-05-06 | Hitachi Ltd | 多関節歩行ロボツト制御装置 |
| JPS6352982A (ja) * | 1986-08-20 | 1988-03-07 | ダイキン工業株式会社 | 産業用ロボツト |
-
1988
- 1988-11-07 JP JP63279492A patent/JPH08370B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02127180A (ja) | 1990-05-15 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |