JPH08372B2 - 脚歩行機構の制御装置 - Google Patents
脚歩行機構の制御装置Info
- Publication number
- JPH08372B2 JPH08372B2 JP1302019A JP30201989A JPH08372B2 JP H08372 B2 JPH08372 B2 JP H08372B2 JP 1302019 A JP1302019 A JP 1302019A JP 30201989 A JP30201989 A JP 30201989A JP H08372 B2 JPH08372 B2 JP H08372B2
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- walking
- leg
- distance
- control device
- sensor
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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
ば原子炉発電施設作業ロボツトなど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。
ば原子炉発電施設作業ロボツトなど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、移動ロボツトによる障害物乗り越え動作
を、移動ロボツ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つていたが、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つ
ていた。
いるように、移動ロボツトによる障害物乗り越え動作
を、移動ロボツ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つていたが、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つ
ていた。
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
じめ作成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
という問題があつた。
脚先端位置ずれに対する考慮がなされておらず、あらか
じめ作成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
という問題があつた。
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、障害物の多い建屋内環境をスムーズに歩
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
ることを、その目的とするものである。
されたもので、障害物の多い建屋内環境をスムーズに歩
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
ることを、その目的とするものである。
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、進行方向にある障害物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、脚走行機構の
進行方向からの方向ずれに関する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、旋回歩行と、横歩
行と、微小前進と、微小後進とからなる補正歩行パター
ンを格納しておく歩行パターン格納部と、前記各センサ
からの情報に基づいて、前記障害物の乗り越え及び跨ぎ
越しからなる回避動作前に設定されるべき前記走行脚の
初期位置からのずれを修正するために必要な前記補正歩
行パターンを選択する手段と、前記補正歩行パターンを
出力する手段とを備えたものである。
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、進行方向にある障害物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、脚走行機構の
進行方向からの方向ずれに関する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、旋回歩行と、横歩
行と、微小前進と、微小後進とからなる補正歩行パター
ンを格納しておく歩行パターン格納部と、前記各センサ
からの情報に基づいて、前記障害物の乗り越え及び跨ぎ
越しからなる回避動作前に設定されるべき前記走行脚の
初期位置からのずれを修正するために必要な前記補正歩
行パターンを選択する手段と、前記補正歩行パターンを
出力する手段とを備えたものである。
なお付記すると、本発明では、上記目的を達成するた
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成した。また、脚歩行機構
の進行方向が進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距離を測定する側方距離センサ
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ツトな
どの位置誤差を補正するようにしたものである。
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成した。また、脚歩行機構
の進行方向が進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距離を測定する側方距離センサ
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ツトな
どの位置誤差を補正するようにしたものである。
脚先端に取付けた前方距離センサは、脚先端と階段，
障害物との距離を測定し、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、階段に接触したりすることが
ない。
障害物との距離を測定し、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、階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。
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、側方距離センサは、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。
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。
以下、本発明の一実施例を第１図ないし第４図を参照
して説明する。
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ツトの略
示構成図、第２図は、第１図の制御装置の構成を示すブ
ロツク図、第３図は、第１図の移動ロボツトの歩行手順
を示すフロチヤート図、第４図は、階段におけるフイー
ドバツク歩行の手順を示すフローチヤート図である。
示構成図、第２図は、第１図の制御装置の構成を示すブ
ロツク図、第３図は、第１図の移動ロボツトの歩行手順
を示すフロチヤート図、第４図は、階段におけるフイー
ドバツク歩行の手順を示すフローチヤート図である。
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ツトである。
に用いられる移動ロボツトである。
移動ロボツトの胴体１には、３関節を有する歩行脚に
係る一対の前脚２および一対の御脚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、御脚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
ツトの姿勢を検出する姿勢センサ６と胴体の側方にある
物体との距離を検出するための側方距離センサ７が胴体
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。
係る一対の前脚２および一対の御脚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、御脚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
ツトの姿勢を検出する姿勢センサ６と胴体の側方にある
物体との距離を検出するための側方距離センサ７が胴体
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。
る。
制御装置８は、前方距離センサ4,5,姿勢センサ６、お
よび側方距離センサ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、走行パターン選択・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。
よび側方距離センサ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、走行パターン選択・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図のフローチヤ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、分中の（ ）内は、フローチヤートに示した
ステツNo.である。
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、分中の（ ）内は、フローチヤートに示した
ステツNo.である。
移動ロボツ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（ステツプ）。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θｊ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θｊ方向を補正する
パターンを各関接部に出力し、移動ロボツトの方向を変
える（ステツプ）。
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（ステツプ）。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θｊ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θｊ方向を補正する
パターンを各関接部に出力し、移動ロボツトの方向を変
える（ステツプ）。
θｊがθより小さい場合は、移動ロボツトの横方向の
距離dSを検出し、そのdSが横方向の位置ずれ許容値d3よ
り大きい場合は、横方向の位置を補正する（ステツプ
）。
距離dSを検出し、そのdSが横方向の位置ずれ許容値d3よ
り大きい場合は、横方向の位置を補正する（ステツプ
）。
dSがd3より小さい場合は、Soの歩幅で歩行する（ステ
ップ）。
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の情報により段階
に対する移動ロボツトの傾き角度をセンサ信号処理部8a
で演算し（ステツプ）、その演算結果、ロボツトの傾
きθｄの絶対値が、階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の旋回方向を行う（ステツ
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。
さくなると、その前方距離センサ4,5の情報により段階
に対する移動ロボツトの傾き角度をセンサ信号処理部8a
で演算し（ステツプ）、その演算結果、ロボツトの傾
きθｄの絶対値が、階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の旋回方向を行う（ステツ
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θｄがｘより小さくなると、次に障害物との
距離を測定し（ステツプ）、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
テツプ）させ、許容値d2より小さいときは後退させる
（ステツプ）。
距離を測定し（ステツプ）、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
テツプ）させ、許容値d2より小さいときは後退させる
（ステツプ）。
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
ボツトを設定することができる。
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
ボツ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，他方距離セン
サ，姿勢センサにより移動ロボツトの移動経路からのず
れを検出できるので、走行パターンで歩行する移動ロボ
ツ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。
サ，姿勢センサにより移動ロボツトの移動経路からのず
れを検出できるので、走行パターンで歩行する移動ロボ
ツ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図に示すフローチヤートは、障害物が階段であ
り、その階段を踏破してゆくフイードバツク歩行を示し
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図に示すフイードバ
ツク歩行を行なつている。
り、その階段を踏破してゆくフイードバツク歩行を示し
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図に示すフイードバ
ツク歩行を行なつている。
移動ロボツトは階段に対する傾き角度θを検知し（ス
テツプ）、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、
θａより小さくなるまで旋回，測定をくり返す。θがθ
ａより小さくなると、階段との距離ｄを検知し（ステツ
プ）。距離ｄが許容値dfより大きいときは階段上微小
前進（ステツプ）させ、許容値dnより小さいときは階
段上微小後進させる（ステツプ）。また、ｄがdnより
大きいときは階段歩行し（ステツプ）、次の階へ進
む。
テツプ）、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、
θａより小さくなるまで旋回，測定をくり返す。θがθ
ａより小さくなると、階段との距離ｄを検知し（ステツ
プ）。距離ｄが許容値dfより大きいときは階段上微小
前進（ステツプ）させ、許容値dnより小さいときは階
段上微小後進させる（ステツプ）。また、ｄがdnより
大きいときは階段歩行し（ステツプ）、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
れる移動ロボツ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，凹凸面，障害物等のある
建屋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。
れる移動ロボツ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，凹凸面，障害物等のある
建屋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、詳細に説明したように、本発明によれば、障害
物の多い建屋内環境をスムーズ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ができる。
物の多い建屋内環境をスムーズ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ができる。
第１図は、本発明の一実施例に係る移動ロボツトの略示
構成図、第２図は、第１図の制御装置の構成を示すブロ
ツク図、第３図は、第１図の移動ロボツトの歩行手順を
示すフローチヤート図、第４図は、階段におけるフイー
ドバツク歩行の手順を示すフローチヤート図である。 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、8d……歩行パターン出力部。
構成図、第２図は、第１図の制御装置の構成を示すブロ
ツク図、第３図は、第１図の移動ロボツトの歩行手順を
示すフローチヤート図、第４図は、階段におけるフイー
ドバツク歩行の手順を示すフローチヤート図である。 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、8d……歩行パターン出力部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 菅 和俊 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 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 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 平２−224986（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項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、進行方向にある障害物と
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、脚歩行機構の進行方向からの方向
ずれに関する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、 旋回歩行と、横歩行と、微小前進と、微小後進とからな
る補正歩行パターンを格納しておく歩行パターン格納部
と、 前記各センサからの情報に基づいて、前記障害物の乗り
越え及び跨ぎ越しからなる回避動作前に設定されるべき
前記歩行脚の初期位置からのずれを修正するために必要
な前記補正歩行パターンを選択する手段と、 前記補正歩行パターンを出力する手段とを備えたことを
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 JPH03166078A (ja) | 1991-07-18 |
| JPH08372B2 true 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) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7603199B2 (en) | 2003-11-27 | 2009-10-13 | Honda Motor Co., Ltd. | Control device for mobile body |
| 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 |
Family Cites Families (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
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03166078A (ja) | 1991-07-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |