JPH10180657A - 脚式移動ロボットの遠隔制御システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ロボット自身が自己の姿勢を安定化しつつオペ
レータのロボット操縦装置の操作による動作指令によっ
て動作する脚式移動ロボットへの予期しない外力等によ
る該ロボットの姿勢の不安定さが生じた場合に、それを
的確且つ確実にオペレータに認識させることができる脚
式移動ロボットの制御装置を提供する。 【解決手段】ロボットＲの姿勢が安定する上体の目標姿
勢に対して、ロボットＲの実際の上体姿勢が偏位したと
き、オペレータＯＰが着座するシート１４の座部２１を
ロボットＲの上体姿勢の偏位量や偏位方向に応じて傾動
させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、脚式移動ロボット
の遠隔制御システムに関する。に関する。

【０００２】

【従来の技術】二足歩行型ロボット等、脚式移動ロボッ
トにあっては、オペレータがシートに座ってジョイステ
ィック等を備えたロボット操縦装置を操作することで、
ロボットに所望の動作指令（歩く、止まる、かがむ、物
品を持つ等の動作指令）を与え、その動作指令によっ
て、該ロボットの動作を遠隔制御するようにしたシステ
ムが一般に知られている。そして、このような遠隔制御
システムでは、ロボット自身が与えられた動作指令に基
づいて、自己の目標姿勢等を決定して姿勢制御を行い、
さらに、例えばオペレータの誤操作等によって、該ロボ
ットの姿勢が必要以上に傾いて転倒してしまうような事
態が生じるのを防止するために、該ロボット自身に、そ
の姿勢を安定化する機能をもたせたものも知られてい
る。

【０００３】このようなシステムでは、上記のようにロ
ボット自身に自己の姿勢を安定化する機能をもたせるこ
とで、基本的には該ロボットの姿勢が安定に保たれるの
であるが、該ロボットに重い物品を持たせる場合や、該
ロボットが何らかの物体に当たって、予期しない外力が
該ロボットに付与された場合には、ロボットの姿勢が不
安定となって転倒しそうになるのを避けられないことも
多々ある。

【０００４】このため、従来の前述のような遠隔制御シ
ステムでは、上記のようにロボットが予期しない外力等
により不安定な姿勢となる事態が生じた場合には、その
ことをオペレータに的確に認識させ、該オペレータが速
やかにロボットの姿勢を修正する等の処置を施すことが
できる手法を講じることが望まれていた。

【０００５】尚、例えばオペレータが、ロボット操縦装
置としてのマスター装置を装着して、該マスター装置に
よりオペレータの動作をスレーブ装置としてのロボット
に伝えると共に、ロボットの動作もオペレータ側のマス
ター装置に伝え、所謂バイラテラルマスタースレーブ方
式の制御によって、オペレータの動作とロボットの動作
とが同じになるように制御する遠隔制御システムも知ら
れている。しかしながら、このようなバイラテラルマス
タースレーブ方式のものでは、オペレータの動作とロボ
ットの動作とが同じになるように制御することを基本的
前提とするため、ロボット自身に自己の姿勢の安定性を
保たせる機能をもたせることは行われていない。そし
て、該バイラテラルマスタースレーブ方式のものでは、
ロボットの姿勢変化はオペレータに伝わるものの、その
姿勢変化がロボットの不安定さを招くものであっても、
オペレータ自身にとって安定なものであれば、ロボット
の姿勢の不安定さを的確に認識することができない場合
がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる背景に
鑑み、ロボット自身が自己の姿勢を安定化しつつオペレ
ータのロボット操縦装置の操作による動作指令によって
動作する脚式移動ロボットにおいて、該ロボットへの予
期しない外力等による該ロボットの姿勢の不安定さが生
じた場合に、それを的確且つ確実にオペレータに認識さ
せることができる脚式移動ロボットの制御装置を提供す
ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の脚式移動ロボッ
トの遠隔制御システムはかかる目的を達成するために、
シートに着座したオペレータの操作により脚式移動ロボ
ットに該操作に応じた動作指令を与えるロボット操縦装
置を備えると共に、前記脚式移動ロボットに、自己の姿
勢を前記動作指令に応じた目標姿勢に自律的に安定化し
つつ制御する手段を設けた脚式移動ロボットの遠隔制御
システムにおいて、前記ロボットの姿勢を検出する姿勢
検出手段を設けると共に、少なくとも前記シートの背も
たれ部又は座部を傾動可能に設け、前記姿勢検出手段に
よる前記ロボットの検出姿勢の前記目標姿勢に対する偏
位に応じて前記シートの背もたれ部又は座部の傾動を行
わしめる傾動手段を備えたことを特徴とするものであ
る。

【０００８】かかる本発明によれば、オペレータが前記
シートに着座して、前記ロボット操縦装置により前記脚
式移動ロボットの動作を遠隔制御している際に、該ロボ
ットに予期しない外力等が作用して、前記姿勢検出手段
によって検出される該ロボットの姿勢が、前記ロボット
操縦装置からの動作指令に基づく該ロボットの目標姿勢
に対して偏位を生じると、それに応じて前記シートの背
もたれ部又は座部が前記傾動手段によって傾動される。
このため、この傾動によって、オペレータは、ロボット
の姿勢の不安定さを直ちに体感的に認識し、これによ
り、オペレータはロボットの姿勢の不安定さを解消する
ように前記ロボット操縦装置を操作することができる。

【０００９】従って、本発明によれば、ロボットへの予
期しない外力等による該ロボットの姿勢の不安定さが生
じた場合に、それを確実にオペレータに認識させること
ができる。

【００１０】かかる本発明では、前記傾動手段は、前記
検出姿勢の前記目標姿勢に対する偏位の大きさに応じた
量だけ、前記シートの背もたれ部又は座部の傾動を行わ
しめる。このようにすることで、ロボットの姿勢の不安
定さの程度が、前記シートの背もたれ部又は座部の傾動
量によって、オペレータに伝達されることとなるため、
該オペレータはその背もたれ部又は座部の傾動量によっ
て、ロボットの姿勢の不安定さの程度を認識することが
でき、その認識をより的確に行うことができる。

【００１１】さらに本発明では、前記座部がその前端部
が上下する方向に傾動可能に設けられ、前記傾動手段
は、前記検出姿勢の前記目標姿勢に対する偏位の向きが
前記ロボットの前傾側であるとき、前記座部をその前端
部が下降する方向に傾動させ、且つ、該偏位の向きが該
ロボットの後傾側であるとき、前記座部をその前端部が
上昇する方向に傾動させる。また、前記座部が左右に傾
動可能に設けられ、前記傾動手段は、前記検出姿勢の前
記目標姿勢に対する偏位の向きが前記ロボットの右傾側
であるとき、前記座部を右方向傾動させ、且つ、該偏位
の向きが該ロボットの左傾側であるとき、前記座部を左
方向に傾動させる。

【００１２】あるいは、前記背もたれ部が前後に傾動可
能に設けられ、前記傾動手段は、前記検出姿勢の前記目
標姿勢に対する偏位の向きが前記ロボットの前傾側であ
るとき、前記背もれ部を前方に傾動させ、且つ、該偏位
の向きが該ロボットの後傾側であるとき、前記背もたれ
部を後方に傾動させる。また、前記背もたれ部が左右に
傾動可能に設けられ、前記傾動手段は、前記検出姿勢の
前記目標姿勢に対する偏位の向きが前記ロボットの右傾
側であるとき、前記背もたれ部を右方向傾動させ、且
つ、該偏位の向きが該ロボットの左傾側であるとき、前
記背もたれ部を左方向に傾動させる。

【００１３】このように、シートの座部や背もたれ部
を、ロボットの前記検出姿勢の前記目標姿勢に対する偏
位の向きに適合した向きに傾動させることで、オペレー
タは、ロボットの姿勢がどの方向に不安定な状態となっ
ているかを認識することができる。

【００１４】また、本発明では、前記座部を前述のよう
に傾動させる場合に、前記背もたれ部が前記オペレータ
の上体と共に傾動可能に設けられ、前記ロボット操縦装
置は、該背もたれ部の傾動を前記ロボットの上体の傾動
動作指令として、前記ロボットに与える。

【００１５】これによれば、オペレータの上体の傾動に
追従して前記ロボットの姿勢が傾き、このとき、ロボッ
トの姿勢がその傾き方向に不安定なものとなると、その
方向に適合した方向に前記座部が傾動するため、オペレ
ータはロボットと一体感をもって、該ロボットの不安定
さを効果的に認識することができる。

【００１６】このように背もたれ部の傾動を前記ロボッ
トの上体の傾動動作指令として前記ロボットに与える場
合、前記座部の傾動による前記オペレータの上体姿勢の
変化に伴う前記背もたれ部の傾動を抑制する手段を備え
ることが好ましい。すなわち、座部が傾動したとき、オ
ペレータの上体姿勢がオペレータの意図に反して変化し
てしまう場合があり、このとき、該オペレータの上体と
共に前記背もたれ部が傾動すると、オペレータの意図に
反したロボットの上体の傾動動作が行われてしまう。そ
こで、前記座部の傾動による前記オペレータの上体姿勢
の変化に伴う前記背もたれ部の傾動を抑制する手段を備
えることで上記のような不都合事態を回避することがで
きる。

【００１７】尚、このように背もたれ部の傾動を抑制す
る手段は、例えば前記座部の傾動時に該座部がオペレー
タから受ける作用力又は該座部の傾動量に応じて前記背
もたれ部の傾動量を修正する手段により構成することが
できる。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明の一実施形態を図１乃至図
８を参照して説明する。

【００１９】まず、図１及び図２はそれぞれ本実施形態
のシステムにおけるロボットと、このロボットの操縦装
置とを示している。

【００２０】図１を参照して、本実施形態でのロボット
Ｒは二足歩行型の脚式移動ロボットであり、頭部１を上
端部に支持する胴体２下部から一対の脚体３（図では便
宜上、一本の脚体３のみを示す）が下方に延設され、ま
た、胴体２上部の左右両側部から一対の腕体４（図では
便宜上、一本の腕体４のみを示す）が延設されている。

【００２１】各脚体３は、その胴体２との連結箇所（股
関節部分）と膝関節部分と足首関節部分とにそれぞれ股
関節アクチュエータ５ａ、膝関節アクチュエータ５ｂ及
び足首関節アクチュエータ５ｃを備え、さらに、足首関
節アクチュエータ５ｃの下側には、６軸力センサ６を介
して脚体３の接地部分である足平部７が取着されてい
る。この場合、本実施形態では、股関節アクチュエータ
５ａはロボットＲの前後、左右及び上下方向の３軸回り
の回転動作、膝関節アクチュエータ５ｂは、左右方向の
１軸回りの回転動作、足首関節アクチュエータ５ｃは前
後及び左右方向の２軸回りの回転動作を行うものであ
り、これらの各アクチュエータ５ａ〜５ｃを駆動するこ
とで、人間の脚とほぼ同様の脚体３の動作を行うことが
できるようになっている。尚、前記６軸力センサ６は、
足平部７への作用力（ロボットＲの前後、左右及び上下
の３軸方向の力成分及びモーメント成分）を検出するも
のである。

【００２２】同様に、各腕体４は、胴体２との連結箇所
（型関節部分）と肘関節部分と手首関節部分とにそれぞ
れ肩関節アクチュエータ８ａ、肘関節アクチュエータ８
ｂ及び手首関節アクチュエータ８ｃを備え、該手首関節
アクチュエータ８ｃに６軸力センサ９を介してハンド１
０が取着されている。この場合、肩関節アクチュエータ
８ａは、ロボットＲの前後、左右及び上下方向の３軸回
りの回転動作、肘関節アクチュエータ８ｂは、ロボット
Ｒの左右方向の１軸回りの回転動作、手首関節アクチュ
エータ８ｃは前後、左右及び上下方向の３軸回りの回転
動作を行うものである。

【００２３】また、胴体２には、前述の各アクチュエー
タ５ａ〜５ｃ及び８ａ〜８ｃを駆動・制御する制御ユニ
ット１１や、ロボットＲの上体姿勢を示す胴体２の傾斜
状態を検出する傾斜検出器１２（姿勢検出手段）が備え
られている（これらの詳細は後述する）。さらに、各脚
体３の各アクチュエータ５ａ〜５ｃの箇所にはそれらの
変位（各軸回りの回転角）を検出するアクチュエータ変
位検出器１３ａ〜１３ｃが備えられ、同様に、各腕体４
の各アクチュエータ８ａ〜８ｃの箇所にもアクチュエー
タ変位検出器（図示を省略する）が備えられている。以
下、各脚体３の各アクチュエータ５ａ〜５ｃを脚用アク
チュエータ５と総称し、また、これらに対応する各アク
チュエータ変位検出器１３ａ〜１３ｃをアクチュエータ
変位検出器１３と総称する。

【００２４】図２を参照して、ロボット操縦装置Ｓは、
同図に仮想線で示すオペレータＯＰが着座するシート１
４と、このシート１４を支持する基台１５とを備え、ま
た本実施形態では、ロボットＲの各脚体３をマスタース
レーブ方式で動作させるためにオペレータＯＰがその脚
に装備する一対のマスター脚体１６（図では便宜上、一
本のマスター脚体３のみを示す）を備えている。尚、本
実施形態では、さらにロボットＲの各腕体４をマスター
スレーブ方式で動作させるためのマスター腕体を備えて
いるのであるが、これについては、ここでは図示及び説
明を省略する。

【００２５】シート１４は、略水平姿勢で配置されたシ
ート座本体１７と、このシート座本体１７の後部から起
立された背もたれ本体１８とを備え、背もたれ本体１８
は、シート座本体１７の後部に、シート１４の左右方向
の軸心１９回りに背もたれ用アクチュエータ２０により
傾動可能（前後方向の傾動）に取り付けられている。そ
して、シート座本体１７上には、オペレータＯＰが着座
する座部２１がシート座本体１７との間に座部用荷重セ
ンサ２２を介在させて取着され、また、背もたれ本体１
８の前面部には、オペレータＯＰが背中を当接させる背
もたれ部２３が背もたれ本体１８との間に背もたれ用荷
重センサ２４を介在させて取着されている。各荷重セン
サ２２，２４は、シート１４に着座したオペレータＯＰ
から前記座部２１及び背もたれ部２３がそれぞれ受ける
荷重を検出する。尚、シート１４に着座したオペレータ
ＯＰの胴体は図示しないベルト等により背もたれ部２３
と一体的に動くようにシート１４に固定される。また、
前記背もたれ用アクチュエータ２０には、その変位（背
もたれ部２３の傾動角）を検出するアクチュエータ変位
検出器２５が備えられている。また、前記座部用荷重セ
ンサ２２は、後述の第２の実施形態で使用するものであ
り、本実施形態では該座部用荷重センサ２２を省略し、
座部２１をシート座本体１７と一体的に構成してもよ
い。

【００２６】シート１４を支持する基台１５の上部に
は、シート１４の前後方向の軸心２６回りに第１座部用
アクチュエータ２７ａにより回動可能な回動軸体２８が
設けられ、この回動軸体２８に、シート座本体１７の後
部の下面部に固設されたブラケット１７ａが、シート１
４の左右方向の軸心３０回りに第２座部用アクチュエー
タ２７ｂにより回動可能に枢着されている。これによ
り、シート１４の座部２１は、第１座部用アクチュエー
タ２７ａの作動により軸心２６を傾動中心として左右方
向に傾動可能され、さらに、第２座部用アクチュエータ
２７ｂに作動により軸心３０を傾動中心として座部２１
の前端部が上下する方向に傾動可能とされている。尚、
各座部用アクチュエータ２７ａ，２７ｂには、その変位
（座部２１の左右方向への傾動角及び上下方向への傾動
角）を検出するアクチュエータ変位検出器２８ａ，２８
ｂがそれぞれ備えられている。以下、各座部用アクチュ
エータ２７ａ，２７ｂを必要に応じて座部用アクチュエ
ータ２７と総称し、これらに対応する各アクチュエータ
変位検出器２８ａ，２８ｂを必要に応じてアクチュエー
タ変位検出器２８と総称する。

【００２７】マスター脚体１６は、シート１４の座部２
１に着座したオペレータＯＰが足平を載せる足平架台２
９と、この足平架台２９をシート座本体１７の前部の下
面部に固設されたブラケット１７ｂに連結するリンク機
構状の可動脚３１とを具備し、足平架台２９は可動脚３
１の先端部に６軸力センサ３２を介して取着されてい
る。尚、足平架台２９に載せたオペレータＯＰの足平は
図示しないバンド等により足平架台２９に固定される。
また、６軸力センサ３２は、オペレータＯＰの足平から
足平架台２９が受ける作用力（３軸方向の力成分及びモ
ーメント成分）を検出するものである。

【００２８】可動脚３１は、そのつけ根部分（可動脚３
１とブラケット１７ｂとの連結箇所）と、中間部分と、
先端部分とにそれぞれ関節３１ａ，３１ｂ，３１ｃを備
えており、その各関節３１ａ，３１ｂ，３１ｃにこれを
駆動するマスター脚アクチュエータ３３が設けられてい
る。この場合、関節３１ａのマスター脚アクチュエータ
３３は、前後、左右及び上下の３軸回りの回転動作、関
節３１ｂのマスター脚アクチュエータ３３は、左右方向
の１軸回りの回転動作、関節３１ｃのマスター脚アクチ
ュエータ３３は、前後及び左右方向の２軸回りの回転動
作が行われるようになっている。そして、これらの各マ
スタ脚アクチュエータ３３の作動により、オペレータＯ
Ｐの足平の動きに合わせて足平架台２９がオペレータＯ
Ｐの足平と一体的に動く（６自由度の動き）ようになっ
ている。尚、各マスター脚アクチュエータ３３には、そ
の変位を検出するアクチュエータ変位検出器３４が備え
られている。

【００２９】一方、本実施形態では、前述のロボットＲ
やロボット操縦装置Ｓの動作制御を行うために、図３及
び図４のブロック図に示す制御システムを備えている。

【００３０】この制御システムは、その構成を大別する
と、ロボット操縦装置Ｓ側に設けた制御ユニット３５
（図３）と、ロボットＲに設けた前記制御ユニット１１
（図４）と、これらの制御ユニット３５，１１間での通
信を行うための通信装置３６とから構成されている。以
下、制御ユニット３５をマスター側制御ユニット３５と
称し、制御ユニット１１をロボット側制御ユニット１１
と称する。尚、通信装置３６の通信方式は有線及び無線
のいずれの方式を使用してもよい。

【００３１】図３に示したマスター側制御ユニット３５
は、シート１４の座部２１の傾動に関する制御を行う座
部用制御部３７と、背もたれ部２３の傾動に関する制御
を行う背もたれ用制御部３８と、マスター脚体１６の動
作に関する制御を行うマスター脚用制御部３９とを具備
する。尚、マスター側制御ユニット３５は、これらの制
御部３７〜３９の他、図示しないマスター腕体の動作に
関する制御部等も備えているのであるが、これらについ
ては図示及び説明を省略する。

【００３２】座部用制御部３７は、ロボット側制御ユニ
ット１１から通信装置３６を介して与えられる後述のデ
ータに基づき座部２１の目標姿勢（上下及び左右方向の
傾動角）を決定する目標座部姿勢決定部４０と、その決
定された目標姿勢から各座部用アクチュエータ２７の目
標変位を算出する目標アクチュエータ変位算出部４１
と、この算出された目標変位と前記各アクチュエータ変
位検出器２８により検出される各座部用アクチュエータ
２７の変位の検出値とから該座部用アクチュエータ２７
の変位を目標変位にフィードバック制御する座部用アク
チュエータ変位制御部４２とから構成されている。

【００３３】尚、この座部用制御部３７は、各座部用ア
クチュエータ２７や各アクチュエータ変位検出器２８と
併せて、本発明の構成に対応して、傾動手段３７’を構
成するものである。

【００３４】背もたれ用制御部３８は、前記背もたれ用
荷重センサ２４の検出値、すなわちシート１４に着座し
たオペレータＯＰによってその背中から背もたれ部２３
に付与される荷重（軸心１９回りのモーメント）に基づ
き背もたれ用アクチュエータ２０の目標変位（背もたれ
部２３の目標傾動角）を決定する背もたれ主制御部４３
と、その決定された目標傾斜角と前記アクチュエータ変
位検出器２５により検出される背もたれ用アクチュエー
タ２０の変位の検出値（背もたれ部２３の傾斜角の検出
値）とから背もたれ用アクチュエータ２０の変位を目標
傾斜角相当の目標変位にフィードバック制御する背もた
れ用アクチュエータ変位制御部４４と、背もたれ主制御
部４３により決定された背もたれ用アクチュエータ２０
の目標変位により定まる背もたれ部２３の姿勢からこれ
に対応したロボットＲの上体姿勢を決定し、それを通信
装置３６を介してロボット側制御ユニット１１に指令す
るロボット上体姿勢決定指令部４５とから構成されてい
る。

【００３５】マスター脚用制御部３９は、マスター脚体
１６の６軸力センサ３２の検出値、すなわちオペレータ
ＯＰの足平動作により足平架台２９が受ける作用力とロ
ボット側制御ユニット１１から通信装置３６を介して与
えられるロボットＲの各脚体３の動作情報（各脚体３の
着地情報や、各脚体３の足平の胴体２に対する位置／姿
勢情報）とに基づき、各マスター脚アクチュエータ３３
の目標変位を決定するマスター脚主制御部４６と、その
決定された目標変位と前記アクチュエータ変位検出器３
４により検出される各マスター脚アクチュエータ３３の
変位の検出値とから各マスター脚アクチュエータ３３の
変位を目標変位にフィードバック制御するマスター脚ア
クチュエータ変位制御部４７とから構成されている。
尚、マスター脚主制御部４６は、オペレータＯＰによる
足平架台２９の動作に応じてロボット側制御ユニット１
１にロボットＲの各脚体３の足平部７の着床／離床の指
令や、着床の際の足平部７の位置／姿勢の指令等の脚体
動作指令を通信装置３６を介して与える。

【００３６】また、図４に示したロボット側制御ユニッ
ト１１は、前記ロボット上体姿勢決定指令部４５から与
えられる上体姿勢指令や、前記マスター脚主制御部４６
から与えられる脚体動作指令、ロボットＲに備えた前記
傾斜検出器１２によるロボットＲの上体（胴体２）の傾
斜状態の検出値、各脚体３の６軸力センサ６による足平
部７への作用力の検出値等に基づきロボットＲの姿勢の
安定化を図りつつ各脚体３の各脚用アクチュエータ５の
目標変位を決定するロボット脚主制御部４８と、その決
定された目標変位と前記各アクチュエータ変位検出器１
３により検出される各脚用アクチュエータ５の変位の検
出値とから各脚用アクチュエータ５の変位を目標変位に
フィードバック制御する脚用アクチュエータ変位制御部
４９とを備えている。

【００３７】尚、ロボット脚主制御部４８は、マスター
側制御ユニット３５の前記上体姿勢決定指令部４５から
通信装置４５を介して与えられる上体姿勢指令等を基に
生成されるロボットＲの目標歩容（これについては後述
する）における上体の目標姿勢（目標傾斜状態）と前記
傾斜検出器１２によるロボットＲの上体の傾斜状態の検
出値（上体姿勢の検出値）との偏差（上体姿勢偏差）を
ロボットＲの上体姿勢の目標姿勢に対する偏位を示すデ
ータとして通信装置３６を介して前記マスター側制御ユ
ニット３５の目標座部姿勢決定部４０に与え、さらに、
各脚体３の着地情報（各脚体３の足平部７が着床してい
るか否かを示す情報）や、各脚体３の足平部７の胴体２
に対する位置／姿勢情報をロボットＲの脚体動作情報と
して通信装置３６を介してマスター側制御ユニット３５
のマスター脚主制御部４６に与える。

【００３８】また前記傾斜検出器１２は、ロボットＲの
上体加速度を検出する加速度センサ５０と、ロボットＲ
の上体ヨーレートを検出するレートジャイロ５１と、こ
れらの加速度センサ５０及びレートジャイロ５１の検出
値からロボットＲの上体の傾斜状態（胴体２の傾斜角）
を算出・推定する傾斜状態推定部５２とから構成され、
該傾斜状態推定部５２により推定されたロボットＲの上
体の傾斜状態を上体姿勢の検出値としてロボット脚主制
御部４８に与える。

【００３９】尚、ロボット側制御ユニット１１には、ロ
ボットＲの腕体４を制御するための構成も備えられてい
るのであるが、ここでは図示及び説明を省略する。

【００４０】次に、本実施形態のシステムの作動を説明
する。

【００４１】まず、ロボット操縦装置Ｓの操作による該
ロボット操縦装置Ｓの基本的動作とそれに応じたロボッ
トＲの基本的動作を説明する。

【００４２】シート１４に着座したオペレータＯＰがロ
ボットＲの歩行を行わしめようとするときには、オペレ
ータＯＰは、ロボットＲに行わせようとする歩行形態
で、各足平架台２９に載せて固定した自身の足平を動か
す。すなわち、オペレータＯＰは踏み込み側の足平を持
ち上げ、次いで、該足平を着床を行おうとする位置及び
姿勢に向かって下降させる動作を各脚について繰り返
す。

【００４３】このとき、マスター側制御ユニット３５の
マスター脚主制御部４６は、各マスター脚体１６につい
て所定の制御サイクルで図５のフローチャートに示す処
理を行う。

【００４４】すなわち、マスター脚主制御部４６は、ま
ず、ロボット側制御ユニット１１から通信装置３６を介
して前記脚体動作情報（着地情報、足平位置／姿勢情
報）等のロボットＲの動作情報を受信した後（ＳＴＥＰ
５−０）、各マスター脚体１６の動作モードを判別する
（ＳＴＥＰ５−１）。ここで、動作モードは接地モード
と空中モードと降下モードとがあり、接地モードは歩行
時の支持脚（着床側の脚）の動作に対応するモード、空
中モードは歩行時の遊脚（離床側の脚）の持ち上げ動作
に対応するモード、降下モードは該遊脚を着床しようと
する動作に対応するモードである。この場合、この動作
モードの初期モード（ロボットＲの操縦を開始する際の
モード）は接地モードとされている。

【００４５】そして、上記の判別で動作モードが接地モ
ードである場合には、マスター脚主制御部４６は、前記
ロボット側制御ユニット１１のロボット脚主制御部４８
から通信装置３６から与えられるロボットＲの現在の各
脚体３の足平部７の胴体２（詳しくは胴体２の腰部）に
対する位置／姿勢情報に応じて、それに対応した足平架
台２９の目標位置／姿勢を決定する（ＳＴＥＰ５−
２）。さらに、マスター脚主制御部４６は、前記６軸力
センサ３２により上向きの作用力が検出されたか否かを
判断し（ＳＴＥＰ５−３）、上向きの作用力が検出され
た場合、すなわち、オペレータＯＰが足平を持ち上げた
場合には、前記動作モードを空中モードに更新した後
（ＳＴＥＰ５−４）、後述のＳＴＥＰ５−１３の処理に
移行する。また、ＳＴＥＰ５−３で上向きの作用力が検
出されない場合には、そのまま後述のＳＴＥＰ５−１３
の処理に移行する。

【００４６】ＳＴＥＰ５−１の判別結果が空中モードで
ある場合には、マスター脚主制御部４６は、６軸力セン
サ３２により検出される作用力の大きさが減少する方向
に現在の足平架台２９の目標位置／姿勢を変化させて、
新たな目標位置／姿勢を決定する（ＳＴＥＰ５−５）。
換言すれば、足平架台２９に載せられたオペレータＯＰ
の足平の動きに追従させるように足平架台２９の目標位
置／姿勢を決定する。そして、マスター脚主制御部４６
は、足平架台２９の目標位置／姿勢の下降速度が所定の
設定値を超えたか否かを判断し（ＳＴＥＰ５−６）、下
降速度＞設定値となった場合には、動作モードを降下モ
ードに更新した後（ＳＴＥＰ５−７）、ＳＴＥＰ５−１
３の処理に移行する。また、ＳＴＥＰ５−６で下降速度
≦設定値である場合には、そのままＳＴＥＰ５−１３の
処理に移行する。

【００４７】ＳＴＥＰ５−１の判別結果が降下モードで
ある場合には、マスター脚主制御部４６は、６軸力セン
サ３２により検出される下向きの作用力の大きさが減少
する方向に現在の足平架台２９の目標位置／姿勢を変化
させて、新たな目標位置／姿勢を決定する（ＳＴＥＰ５
−８）。さらに、マスター脚主制御部４６は、現在の降
下モードの足平架台２９の目標位置／姿勢と他方の足平
架台２９（接地モードの足平架台２９）との相対的位置
関係に基づき、降下モードの足平架台２９に対応するロ
ボットＲの脚体３の足平部７の着床の際の位置／姿勢指
令を決定し（ＳＴＥＰ５−９）、その位置／姿勢指令を
通信装置３６を介してロボット脚主制御部４８に送信す
る（ＳＴＥＰ５−１０）。そして、マスター脚主制御部
４６は、ロボットＲのロボット脚主制御部４８から降下
モードの足平架台２９に対応するロボットＲの脚体３が
着床した旨の情報が与えられた否かを判断し（ＳＴＥＰ
５−１１）、その着床情報が与えられた場合には、動作
モードを接地モードに更新した後（ＳＴＥＰ５−１
２）、ＳＴＥＰ５−１３の処理に移行する。また、ＳＴ
ＥＰ５−１２で着床情報が与えられていない場合には、
そのままＳＴＥＰ５−１３の処理に移行する。

【００４８】次いで、マスター脚主制御部４６は、前記
ＳＴＥＰ５−１３において現在の動作モードをロボット
Ｒの足平部７の着床／離床指令として通信装置３６を介
してロボット脚主制御部４８に送信した後、各足平架台
２９の現在の目標位置／姿勢に対応した各マスター脚ア
クチュエータ３３の目標変位を決定し（ＳＴＥＰ５−１
４）、さらに、その目標変位をマスター脚アクチュエー
タ変位制御部４７に与えた後（ＳＴＥＰ５−１５）、今
回の制御サイクルの処理を終了する。

【００４９】このようにして、マスター脚主制御部４６
から各マスター脚アクチュエータ３３の目標変位が与え
られたマスター脚アクチュエータ変位制御部４７は、そ
の目標変位に従って各マスター脚アクチュエータ３３を
フィードバック制御する。

【００５０】以上のようなマスター側制御ユニット３５
における制御処理により、足平架台２９は支持脚側で
は、ロボットＲの上体（腰位置）に対する足平部７の相
対的位置／姿勢に対応した位置／姿勢に制御され、ま
た、遊脚側では、オペレータＯＰの足平の動きに合わせ
て足平架台２９が動く。

【００５１】尚、本実施形態では、足平架台２９の動作
モードは、前述の３種類のモードの他、図示しない操縦
開始スイッチがＯＦＦ状態とされたロックモードがあ
り、このロックモードでは、足平架台２９は動かないよ
うに固定される。

【００５２】また、シート１４に着座したオペレータＯ
ＰがロボットＲの上体を前後に傾けようとする場合に
は、オペレータＯＰは所望の傾斜角度でシート１４の背
もたれ部２３に当接させた上体を前後に傾ける。

【００５３】このとき、マスター側制御ユニット３５の
背もたれ用制御部３８は、図６のブロック線図で示す制
御を行う。

【００５４】すなわち、背もたれ用制御部３８の背もた
れ主制御部４３は、まず、前記背もたれ用荷重センサ２
４の検出値、すなわちオペレータＯＰによりシート１４
の背もたれ部２３に付与された荷重（背もたれ部２３の
傾動軸心１９回りのモーメント）と、所定のオフセット
設定値との差を減算処理部５３により算出する。ここ
で、上記オフセット設定値は、ロボットＲの上体傾斜を
行わない平衡状態において、オペレータＯＰによりシー
ト１４の背もたれ部２３に付与される荷重とバランスさ
せるための設定値である。

【００５５】次いで、背もたれ主制御部４３は減算処理
部５３の出力を所定のゲインＫ１をもたせた積分処理部
５４により積分し（積分処理部５４の「ｓ」はラプラス
演算子を示す）、さらにその積分出力をリミッタ５５を
通して、該積分出力の上下限を制限することで、背もた
れ部２３の目標傾動角を示す背もたれ用アクチュエータ
２０の目標変位を求め、これを背もたれ用アクチュエー
タ変位制御部４４に出力する。

【００５６】そして、背もたれ用アクチュエータ変位制
御部４４では、上記目標変位とアクチュエータ変位検出
器２５による背もたれ用アクチュエータ２０の変位検出
値（背もたれ部２３の傾動角検出値）との差を減算処理
部５６に算出し、これをアンプ５７により所定のゲイン
で増幅したものを背もたれ用アクチュエータ２０にその
駆動指令として与えることで、背もたれ用アクチュエー
タ２０を前記目標変位にフィードバック制御する。

【００５７】以上のような背もたれ用制御部３８の制御
処理によって、オペレータＯＰの上体の前後への姿勢傾
斜に応じたシート１４の背もたれ部２３の前後方向の傾
動が行われる。

【００５８】尚、背もたれ用制御部３８は、上記のよう
に得られる背もたれ部２３の目標傾動角（背もたれ用ア
クチュエータ２０の目標変位）からそれに応じたロボッ
トＲの上体姿勢を上体姿勢決定指令部４５により決定
し、それを通信装置３６を介してロボット側制御ユニッ
ト１１に送信する。

【００５９】一方、前述のようなロボット操縦装置Ｓ側
での動作が行われたとき、ロボットＲ側では、ロボット
脚主制御部４８は、所定の制御サイクルで図７のフロー
チャートに示す処理を行う。

【００６０】すなわち、ロボット脚主制御部４８は、ロ
ボットＲに備えられた前記傾斜検出器１２や６軸力セン
サ６等のセンサの出力を読み込み（ＳＴＥＰ７−１）、
さらにマスター側制御ユニット３５から通信装置３６を
介して与えられる前述の脚体動作指令（着床／離床指令
（各マスター脚体１６の足平架台２９の動作モード）や
着床の際の足平位置／姿勢指令）や上体姿勢指令を受信
する（ＳＴＥＰ７−２）。

【００６１】次いで、ロボット脚主制御部４８は、いず
れか一方のマスター脚体１６の足平架台２９の動作モー
ドが前記空中モードから降下モードに切り替わった状態
であるか否か（着床要求が有るか否か）を判断し（ＳＴ
ＥＰ７−３）、降下モードへの切り替わりの状態である
場合には、ロボットＲの脚体３の足運びの形態やロボッ
トＲの上体の姿勢を規定する基本の目標歩容を前記着床
の際の足平位置／姿勢指令や上体姿勢指令に従って生成
する（ＳＴＥＰ７−４）。ここで、目標歩容は、ロボッ
トＲの上体の目標姿勢（上体の目標傾斜角）や遊脚側の
脚体３の着床の際の目標足平位置／姿勢指令、歩行に際
して支持脚側の脚体３の足平部７が床から受ける床反力
の中心の目標軌道等のパラメータにより構成され、これ
らのパラメータを例えば脚体３の一歩分について生成す
る。この場合、足平部７が受ける床反力中心の目標軌道
は、足平部７の接地面、あるいは両足平部７の接地面を
含む最小面積の多角形（これは一般に支持多角形と言わ
れる）内に存するように生成する。

【００６２】尚、このような目標歩容の生成は、本願出
願人が例えば特開平５−３１８３４０号公報に詳細に開
示しているので、ここでは、さらなる説明を省略する。
次いで、ロボット脚主制御部４８は、前述の如く生成
された基本の目標歩容から、現在の制御サイクルにおけ
る目標歩容の瞬時値を算出した後（ＳＴＥＰ７−５）、
さらに、ロボットＲの姿勢が転倒しやすい不安定な姿勢
となるのを排除するために、該ロボットＲの姿勢を安定
化する制御を行って、ＳＴＥＰ７−５で算出された目標
歩容の瞬時値を修正する（ＳＴＥＰ７−６）。

【００６３】この姿勢安定化制御では、ロボット脚主制
御部４８は、所謂コンプライアンス制御によって、予期
せぬ床の凹凸や傾斜により足平部７が受ける床反力の影
響を該足平部７により吸収するように前記６軸力センサ
６の検出値に応じて基本の目標歩容における目標足平位
置／姿勢を修正し、また、ロボットＲの上体姿勢の復元
方向に足平部７に床反力が作用するように基本の目標歩
容におけるロボットＲの上体の目標姿勢と前記傾斜検出
器１２の検出値との偏差に応じて該目標足平位置／姿勢
を修正する。さらに、ロボットＲの上体姿勢の復元方向
にロボットＲの上体の慣性力が生じるように、基本の目
標歩容におけるロボットＲの上体の目標姿勢と前記傾斜
検出器１２の検出値との偏差に応じてロボットＲの上体
の目標姿勢を修正する。

【００６４】尚、このような姿勢安定化制御は本願出願
人が例えば特開平５−３３７８４９号公報に詳細に開示
しているので、ここでは、さらなる説明を省略する。

【００６５】次いで、ロボット脚主制御部４８は、上記
のように修正した目標歩容の瞬時値からそれに対応した
今回の制御サイクルにおける各脚体３の各脚用アクチュ
エータ５の目標変位を算出し（ＳＴＥＰ７−７）、それ
を脚用アクチュエータ変位制御部４９に指令する（ＳＴ
ＥＰ７−８）。このとき、脚用アクチュエータ変位制御
部４９は指令された目標変位に従って各脚用アクチュエ
ータ５の変位を該目標変位にフィードバック制御する。

【００６６】そして、この後、ロボット脚主制御部４８
は、ロボットＲの脚体３の現在の足平位置／姿勢（ロボ
ットＲの胴体２の腰部に対する相対的な足平位置／姿
勢）等の脚体動作情報や、ロボットＲの上体の現在の目
標姿勢と傾斜検出器１２による上体姿勢の検出値との偏
差（上体姿勢偏差）を通信回路３６を介してマスター側
制御ユニット３５に送信して（ＳＴＥＰ７−９）、今回
の制御サイクルの処理を終了する。

【００６７】以上のようなロボットＲ側での作動によ
り、ロボットＲは自己の姿勢の安定化を自律的に図りつ
つ、概ね、オペレータＯＰの操作によるロボット操縦装
置Ｓの作動に応じた上体姿勢指令や歩行動作の指令に従
って動作する。

【００６８】次に、前述のようなロボットＲを操縦する
際の基本動作を前提として、ロボット操縦装置Ｓのシー
ト１４の座部２１の傾動動作について説明する。前述の
如くロボットＲの姿勢安定化制御が行われることで、ロ
ボットＲの姿勢は基本的には安定な姿勢に保たれるので
あるが、該ロボットＲに何らかの物体が当たった場合
や、ロボットＲに持たせようとした物体が重いものであ
った場合等、該ロボットＲに予期しない外力が作用する
と、ロボットＲの姿勢が崩れ、その姿勢が不安定なもの
となることがある。

【００６９】そして、このようにロボットＲの姿勢が不
安定なものとなると、前述のような制御により決定され
るロボットＲの上体の安定な目標姿勢（上体の目標傾斜
角）に対して、前記傾斜検出器１２による上体姿勢の検
出値の偏差を生じ、その偏差（上体姿勢偏差）がロボッ
ト脚主制御部４８から通信回路３６を介して前記マスタ
側制御ユニット３５の座部用制御部３７に与えられる。

【００７０】このとき、座部用制御部３７は、まず、目
標座部姿勢決定装置４０により、例えば次式（１）に従
ってシート１４の座部２１の目標姿勢、すなわち座部２
１の目標傾動角を決定する。

【００７１】 目標傾動角＝傾斜帰還率・上体姿勢偏差＋オフセット設定値……（１） ここで、上記傾斜帰還率はロボットＲの上体姿勢偏差に
対する座部２１の傾動量を規定する所定のゲイン値であ
り、オフセット設定値は、ロボットＲの上体姿勢偏差が
「０」である場合、すなわちロボットＲの姿勢が安定し
ている状態での座部２１の傾動位置を規定する所定値で
ある。

【００７２】また、ロボットＲの前記上体姿勢偏差は本
実施形態ではその大きさと方向とを含むベクトル量であ
り、ロボットＲの上体の前傾側への上体姿勢偏差の成分
による座部２１の目標傾動角は座部２１の前端部が前記
傾動軸心３０回りに下降する方向への目標傾動角であ
り、ロボットＲの上体の後傾側への上体姿勢偏差の成分
による座部２１の目標傾動角は座部２１の前端部が前記
傾動軸心３０回りに上昇する方向への目標傾動角であ
る。さらに、ロボットＲの上体の前方に向かって右傾側
への上体姿勢偏差の成分による座部２１の目標傾動角は
座部２１が前記傾動軸心２６回りに右側に傾く（座部２
１の右端部が下降する）方向での目標傾動角であり、ロ
ボットＲの上体の左傾側への上体姿勢偏差の成分による
座部２１の目標傾動角は座部２１が前記傾動軸心２６回
りに左側に傾く（座部２１の左端部が下降する）方向で
の目標傾動角である。

【００７３】次いで、座部用制御部３７は、目標アクチ
ュエータ変位算出部４１により、前述の如く求められた
座部２１の目標傾動角（目標姿勢）に応じて、それに対
応した各座部用アクチュエータ２７の目標変位を算出
し、これを座部用アクチュエータ変位制御部４２に与え
る。そして、このとき、座部用アクチュエータ変位制御
部４２は、与えられた各座部用アクチュエータ２７の目
標変位に従って各座部用アクチュエータ２７を該目標変
位にフィードバック制御する。

【００７４】このような制御により、例えば図８（ａ）
に示すようにオペレータＯＰ（図８では図示せず）がロ
ボットＲの前傾を行うべくシート１４（図８では便宜
上、シート１４を模式化して記載している）の背もたれ
部２３を前傾させ、これに合わせてロボットＲが図８
（ｂ）に示すような安定な姿勢でその上体を前傾させて
いる状態において、図８（ｄ）に示すようにロボットＲ
が予期しない外力により上体の安定な目標姿勢に対して
さらに前傾して前記上体姿勢偏差が生じると、図８
（ｃ）に示すようにその上体姿勢偏差に応じた量だけ座
部２１がその前端を下降させる方向に座部用アクチュエ
ータ２７ｂの作動により傾動される。また、このとき、
座部２１の傾動に伴いシート１４の背もたれ部２３も座
部２１の傾動量と同じ傾動量だけ前方に傾動する。

【００７５】このため、シート１４に着座しているオペ
レータＯＰは自身の上体が前のめり側に傾き、同時に背
もたれ部２３のさらなる前傾によって自身の上体の前の
めり状態が強調されるため、ロボットＲの上体の姿勢が
前傾側に不安定なものとなっていることを確実に認識す
ることができる。そして、この認識によりオペレータＯ
Ｐは、背もたれ部２３の傾斜を後ろ方向側に修正し、あ
るいは例えば足平を前に一歩踏み出す指令を出すこと
で、ロボットＲの不安定姿勢を速やかに解消することが
できる。

【００７６】同様に、ロボットＲの上体が外力により安
定な目標姿勢に対して後方に傾くと、その時の上体姿勢
偏差に応じた量だけ座部２１がその前端を上昇させる方
向に傾動され、しかもこれに追従して背もたれ部２３も
後方に傾くため、オペレータＯＰはロボットＲの上体の
姿勢が前傾側に不安定なものとなっていることを確実に
認識して、該ロボットＲの不安定さを解消する処置を速
やかにとることができる。

【００７７】さらに同様に、ロボットＲの上体が外力に
より安定な目標姿勢に対して左右いずれかの側に傾く
と、その時の上体姿勢偏差に応じた量だけ座部２１が背
もたれ部２３と共にロボットＲの傾き側と同じ左側ある
いは右側に傾くため、オペレータＯＰはロボットＲの上
体の姿勢が左右方向で不安定なものとなっていることを
確実に認識して、例えば足平をロボットＲの傾き側に一
歩踏み出す指令を出す等、該ロボットＲの不安定さを解
消する処置を速やかにとることができる。

【００７８】このように本実施形態のシステムによれ
ば、ロボットＲの上体姿勢が予期しない外力によって前
後左右に不安定なものとなると、それに応じてロボット
操縦装置Ｓのシート１４の座部２１や背もたれ部２３が
ロボットＲの上体姿勢と同方向に傾動し、しかも座部２
１及び背もたれ部２３の両者が傾動するため、シート１
４に着座したオペレータＯＰは確実且つ的確にロボット
Ｒの姿勢の不安定さを認識して、それに対するロボット
Ｒの操縦操作を的確に行うことができる。

【００７９】次に、本発明の第２の実施形態を図９を参
照して説明する。尚、本実施形態は前記第１の実施形態
とロボット操縦装置のシートの背もたれ部の制御形態の
みが相違しているので、同一構成部分については前記第
１の実施形態のものと同一の参照符号を使用して説明を
省略する。

【００８０】本実施形態では、前記マスター側制御ユニ
ット３５に備えた背もたれ用制御部３８の背もたれ主制
御部４３は、図９のブロック線図で示す制御を行う。

【００８１】すなわち、背もたれ主制御部４３は、ま
ず、前記背もたれ用荷重センサ２４の検出値、すなわち
オペレータＯＰによりシート１４の背もたれ部２３に付
与された荷重（背もたれ部２３の傾動軸心１９回りのモ
ーメント）と、前記座部用荷重センサ２２（図２参照）
により検出される座部２１への荷重（座部２１に作用す
るモーメント）に乗算部５８により所定の補正ゲイン値
Ｋ２を乗算してなる値との差を減算処理部５９により算
出し、その算出値を前記第１の実施形態で説明した減算
処理部５３（図６参照）に前記オフセット設定値と共に
与える。その後の処理は前記第１の実施形態と全く同一
である。

【００８２】このようにすることで、次のような効果が
得られる。すなわち、座部２１はロボットＲの上体姿勢
偏差に応じて傾動するため、例えば該座部２１がその前
端が下降する方向に傾動すると、オペレータＯＰがシー
ト１４の背もたれ部２３を押す力が減少する傾向がある
ため、前記第１の実施形態では、オペレータＯＰが背も
たれ部２３の傾斜角度を変更する意思がないのに、該傾
斜角度が変わってしまうことがある。これに対して、本
実施形態では、上記のような処理を行うことで、例えば
座部２１がその前端が下降する方向に傾動して、前記座
部用荷重センサ２２により検出される座部２１への荷重
が減少すると、このとき、背もたれ用荷重センサ２４の
検出値が減少しても、前記減算処理部５９の算出値の変
化は抑制される。従って、この減算処理部５９の算出値
を減算処理部５３（図６参照）に前記オフセット設定値
と共に与えて前記第１の実施形態で説明した処理を行う
ことで、背もたれ部２３のオペレータＯＰの意図に反し
た傾動を抑制することができる。

【００８３】尚、このような効果は、座部２１がその前
端部が上昇する方向に傾動する場合についても同様であ
る。

【００８４】また、本実施形態では、座部２１の傾動に
よる背もたれ部２３への荷重の変化を補償するために、
座部用荷重センサ２２の検出値を用いたが、これに代え
て、座部２１の目標傾動角（目標姿勢）や、前記アクチ
ュエータ変位検出器２８ｂにより得られる座部用アクチ
ュエータ２７ｂの変位検出値を用いてもよい。

【００８５】次に、本発明の第３の実施形態を図１０を
参照して説明する。尚、本実施形態も前記第１の実施形
態とロボット操縦装置のシートの背もたれ部の制御形態
のみが相違しているので、同一構成部分については前記
第１の実施形態のものと同一の参照符号を使用して説明
を省略する。

【００８６】本実施形態では、前記ロボット操縦装置Ｓ
の背もたれ部２３の傾斜に応じてロボットＲの上体が傾
斜する際にロボットＲの腰（胴体２と脚体３との連結箇
所）に作用するモーメントを検出するモーメントセンサ
（図示せず）をあらかじめロボットＲに備えておく。そ
して、前記ロボット側制御ユニット１１のロボット脚主
制御部４８によって、前述の如く求められる目標歩容と
前記傾斜検出器１２による上体姿勢の検出値とから動力
学的な演算により、ロボットＲの上体自身がその重力や
慣性力によってロボットＲの腰回りに与えるモーメント
を算出し、これを前記モーメントセンサの検出値から差
し引くことで、外力による腰回りのモーメント（以下、
腰回り外力モーメントという）を求め、これを前記通信
装置３６を介してマスター側制御ユニット３５の背もた
れ主制御部４３に与える。

【００８７】そして、背もたれ主制御部４３では、図１
０のブロック線図で示す制御を行う。

【００８８】すなわち、背もたれ主制御部４３は、ま
ず、前記背もたれ用荷重センサ２４の検出値と、ロボッ
ト側制御ユニット１１から与えられる前記腰回り外力モ
ーメントに乗算部６０により所定の帰還率（ゲイン）を
乗算してなる値との差を減算処理部６１により算出し、
その算出値を前記第１の実施形態で説明した減算処理部
５３（図６参照）に前記オフセット設定値と共に与え
る。その後の処理は前記第１の実施形態と全く同一であ
る。

【００８９】このようにすることで、次のような効果が
得られる。すなわち、例えばオペレータＯＰがロボット
操縦装置Ｓのシート１４の背もたれ部２３を傾斜させて
ロボットＲの前傾を行わしめる場合において、ロボット
Ｒの上体がその前方の何らかの障害物にあたって、オペ
レータＯＰが意図したようにはロボットＲの前傾を行う
ことができない場合がある（このときロボットＲの腰の
その前傾を妨げる腰回り外力モーメントが作用する）。
このような場合に、図１０の制御を行って前記腰回り外
力モーメントを前記減算処理部６１に与えることで、該
腰回り外力モーメントが、背もたれ主制御部４３により
求める背もたれ部の目標傾動角を減少させる方向に作用
するため、ロボットＲの上体がこれ以上傾斜することが
できない状態でのオペレータＯＰによる背もたれ部２３
の過度な傾動操作が阻止される。

【００９０】そして、このようにオペレータＯＰによる
背もたれ部２３の過度な傾動操作が阻止されることで、
ロボットＲの脚用アクチュエータ５等に過負荷が作用す
るような事態を回避することができる。

【００９１】次に、前記第３の実施形態と同様の効果を
奏する本発明の第４の実施形態を図１１を参照して説明
する。尚、本実施形態も前記第１の実施形態とロボット
操縦装置のシートの背もたれ部の制御形態のみが相違し
ているので、同一構成部分については前記第１の実施形
態のものと同一の参照符号を使用して説明を省略する。

【００９２】本実施形態では、ロボットＲの上体の前傾
等の傾斜動作に際して障害物等により、これ以上、傾斜
動作を行うことができなくなった場合に、それを前記ロ
ボット側制御ユニット１１で認識し、このことを示す傾
斜動作限界信号を該ロボット側制御ユニット１１から通
信装置３６を介してマスター側制御ユニット３５の背も
たれ主制御部４３に与える。

【００９３】そして、背もたれ主制御部４３では、図１
１のブロック線図で示す制御を行う。

【００９４】すなわち、背もたれ主制御部４３は、前記
第１の実施形態で説明した減算処理部５３の出力を背も
たれ傾動停止処理部６２を介して前記積分処理部５４に
与える。そして、このとき傾動停止処理部６２は、ロボ
ット側制御ユニット１１から前記傾斜動作限界信号が与
えられている状態では、減算処理部５３の出力にかかわ
らず、「０」出力を積分処理部５４に出力し、該傾斜動
作限界信号が与えられていない状態では減算処理部５３
の出力をそのまま積分処理部５４に出力する。

【００９５】このようにすることで、ロボットＲの上体
が障害物等によりこれ以上傾斜することができなくなっ
た状態では、背もたれ部２３の目標傾動角の変化が停止
するため、オペレータＯＰによる該背もたれ部２３の傾
動が前記第３の実施形態と同様に阻止される。

【００９６】これにより、上記のような状態でロボット
Ｒの脚用アクチュエータ５等に過負荷が作用するような
事態を回避することができる。

【００９７】尚、前記第３及び第４の実施形態で説明し
たような背もたれ部２３の制御は、前記第２の実施形態
で説明したような背もたれ部２３の制御と併せて行うよ
うにしてもよい。

【００９８】以上説明した各実施形態では、背もたれ部
２３のオペレータＯＰによる前後方向の傾動操作によ
り、ロボットＲの状態の前後方向の姿勢傾斜のみを行う
ようにしたが、例えば図１２に示すように、背もたれ部
２３を前記傾動軸心１９回りの前後方向の傾動に加え
て、アクチュエータ６３により前後方向の軸心６４回り
に左右に傾動可能としたり、さらにはアクチュエータ６
５により上下方向の軸心６６回りにひねり方向の傾動を
可能とするようにし、それらの各方向の背もたれ部２３
の傾動をロボットＲ側に指令して、ロボットＲの上体の
左右方向の姿勢傾斜や上体のひねり動作を行うようにし
てもよい。尚、この場合には、背もたれ用荷重センサ２
４は、各軸心１９，６４，６６回りのモーメントを検出
し得るもの（例えば６軸力センサ）を使用する。

【００９９】また、前記各実施形態では、オペレータＯ
Ｐの上体の姿勢に応じたシート１４の背もたれ部２３の
傾動をアクチュエータを用いて行うようにしたが、アク
チュエータを備えずに、例えば背もたれ部２３をバネ機
構等により所要の平衡姿勢に付勢しておき、オペレータ
ＯＰ自身の力だけで背もたれ部２３の傾動を行わしめる
と共に、その傾動角を角度検出器等を用いて検出し、そ
の検出値に従って、ロボットＲ側にその上体の姿勢の傾
斜を指示するようにしてもよい。

【０１００】また、前記各実施形態ではロボットＲの上
体姿勢の不安定さに応じたシート１４の座部２１の傾動
と共に背もたれ部２３も傾動するようにしたが、座部２
１のみを傾動させるようにしてもよく、さらには、ロボ
ットＲの上体の姿勢傾斜を例えばジョイスティック等の
別途の操作器によりロボットＲ側に指示する場合には、
ロボットＲの上体姿勢の不安定さに応じてシート１４の
背もたれ部２３のみを傾動させるようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態のシステムにおけるロ
ボットを示す図。

【図２】本発明の第１の実施形態のシステムにおけるロ
ボット操縦装置を示す図。

【図３】図２のロボット操縦装置側の制御システムを示
す図。

【図４】図１のロボット側の制御システムを示す図。

【図５】図３の制御システムを作動を説明するためのフ
ローチャート。

【図６】図３の制御システムを作動を説明するためのブ
ロック線図。

【図７】図４の制御システムの作動を説明するためのフ
ローチャート。

【図８】第１の実施形態におけるロボット操縦装置のシ
ートとロボットとの動作を説明するための図。

【図９】本発明の第２の実施形態を説明するためのブロ
ック線図。

【図１０】本発明の第３の実施形態を説明するためのブ
ロック線図。

【図１１】本発明の第４の実施形態を説明するためのブ
ロック線図。

【図１２】本発明のシステムのロボット操縦装置のシー
トの他の実施形態を説明するための図。

【符号の説明】

Ｒ…ロボット、Ｓ…ロボット操縦装置、ＯＰ…オペレー
タ、１４…シート、２１…座部、２３…背もたれ部、３
７’…傾動手段。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シートに着座したオペレータの操作により
   脚式移動ロボットに該操作に応じた動作指令を与えるロ
   ボット操縦装置を備えると共に、前記脚式移動ロボット
   に、自己の姿勢を前記動作指令に応じた目標姿勢に自律
   的に安定化しつつ制御する手段を設けた脚式移動ロボッ
   トの遠隔制御システムにおいて、 前記ロボットの姿勢を検出する姿勢検出手段を設けると
   共に、少なくとも前記シートの背もたれ部又は座部を傾
   動可能に設け、 前記姿勢検出手段による前記ロボットの検出姿勢の前記
   目標姿勢に対する偏位に応じて前記シートの背もたれ部
   又は座部の傾動を行わしめる傾動手段を備えたことを特
   徴とする脚式移動ロボットの遠隔制御システム。
2. 【請求項２】前記傾動手段は、前記検出姿勢の前記目標
   姿勢に対する偏位の大きさに応じた量だけ、前記シート
   の背もたれ部又は座部の傾動を行わしめることを特徴と
   する請求項１記載の脚式移動ロボットの遠隔制御システ
   ム。
3. 【請求項３】前記座部がその前端部が上下する方向に傾
   動可能に設けられ、前記傾動手段は、前記検出姿勢の前
   記目標姿勢に対する偏位の向きが前記ロボットの前傾側
   であるとき、前記座部をその前端部が下降する方向に傾
   動させ、且つ、該偏位の向きが該ロボットの後傾側であ
   るとき、前記座部をその前端部が上昇する方向に傾動さ
   せることを特徴とする請求項１又は２記載の脚式移動ロ
   ボットの遠隔制御システム。
4. 【請求項４】前記座部が左右に傾動可能に設けられ、前
   記傾動手段は、前記検出姿勢の前記目標姿勢に対する偏
   位の向きが前記ロボットの右傾側であるとき、前記座部
   を右方向傾動させ、且つ、該偏位の向きが該ロボットの
   左傾側であるとき、前記座部を左方向に傾動させること
   を特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の脚式移
   動ロボットの遠隔制御システム。
5. 【請求項５】前記背もたれ部が前後に傾動可能に設けら
   れ、前記傾動手段は、前記検出姿勢の前記目標姿勢に対
   する偏位の向きが前記ロボットの前傾側であるとき、前
   記背もれ部を前方に傾動させ、且つ、該偏位の向きが該
   ロボットの後傾側であるとき、前記背もたれ部を後方に
   傾動させることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか
   に記載の脚式移動ロボットの遠隔制御システム。
6. 【請求項６】前記背もたれ部が左右に傾動可能に設けら
   れ、前記傾動手段は、前記検出姿勢の前記目標姿勢に対
   する偏位の向きが前記ロボットの右傾側であるとき、前
   記背もたれ部を右方向傾動させ、且つ、該偏位の向きが
   該ロボットの左傾側であるとき、前記背もたれ部を左方
   向に傾動させることを特徴とする請求項１乃至５のいず
   れかに記載の脚式移動ロボットの遠隔制御システム。
7. 【請求項７】前記背もたれ部が前記オペレータの上体と
   共に傾動可能に設けられ、前記ロボット操縦装置は、該
   背もたれ部の傾動を前記ロボットの上体の傾動動作指令
   として、前記ロボットに与えることを特徴とする請求項
   ２乃至４のいずれかに記載の脚式移動ロボットの遠隔制
   御システム。
8. 【請求項８】前記座部の傾動による前記オペレータの上
   体姿勢の変化に伴う前記背もたれ部の傾動を抑制する手
   段を備えたことを特徴とする請求項７記載の脚式移動ロ
   ボットの遠隔制御システム。
9. 【請求項９】前記背もたれ部の傾動を抑制する手段は、
   前記座部の傾動時に該座部がオペレータから受ける作用
   力又は該座部の傾動量に応じて前記背もたれ部の傾動量
   を修正する手段からなることを特徴とする請求項８記載
   の脚式移動ロボットの遠隔制御システム。