JPH10217159A - 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】ロボットの足平部とオペレータの足平部とが互
いに同じように作用力を受けることができ、さらにはロ
ボットを種々様々の床形状の環境下で動作させることが
できる脚式移動ロボットの遠隔制御システムを提供す
る。 【解決手段】マスター装置Ｍでオペレータの上体と足平
部とをそれぞれ上体支持機構１４及び足平支持機構１５
により可動に支持し、ロボットの足平作用力をロボット
に備えたセンサで検出すると共にオペレータの足平作用
力をセンサ２９により検出する。それぞれの足平作用力
の検出値から、それらが互いに所要の対応関係になるよ
うにロボット及びオペレータの目標足平位置／姿勢を決
定し、ロボットの脚と足平支持機構１５の動作を制御す
る。上体支持機構１４はロボットの上体の傾斜に合わせ
て傾斜させる。

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し、詳しくはマスタースレーブ
方式での遠隔制御システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のシステムとしては、例え
ば特開平８−２１６０６６号公報に開示されているよう
に、ロボットと同一の関節構成を備えた全身装着型のマ
スター装置をオペレータが装着し、オペレータによるマ
スター装置の各関節動作に合わせてロボットの各関節動
作を行わしめると同時に、ロボットの各関節動作に合わ
せてマスター装置の各関節動作を行わしめ、所謂対称型
バイラテラルマスタースレーブ方式によって、マスター
装置とロボットとが同じような姿勢で同じような動作を
行うようにしたものが知られている。すなわち、この方
式は、マスター装置の各関節の動作角及び駆動トルク
と、ロボットの各関節の動作角及び駆動トルクとが互い
に比例関係になるように制御するものである。

【０００３】一方、このようなシステムによって、ロボ
ットの操縦を行う場合、オペレータは自己の動作によっ
て、ロボットの転倒等を防止しつつ該ロボットの安定な
動作を行わしめる必要があるが、このためには、オペレ
ータがロボットの安定性あるいは不安定さを自己の安定
性あるいは不安定さとして的確に認識して、ロボットの
安定性を保つような動作を的確に行うことができること
が望まれる。そして、このような要望を満たすために
は、特に、ロボットの操縦時にロボットの足平部とオペ
レータの足平部とが互いに同じように作用力を受けるこ
とができるようにすることが好ましいと考えられる。

【０００４】すなわち、本願発明者等の知見によれば、
人間が歩行時等に自己の安定性あるいは不安定さを認識
して、自己の安定性を保つために特に意識するのは、自
己の脚等の関節の曲がり具合や関節に作用する力の感覚
よりも、むしろ自己の足平に床から受ける作用力の感覚
（足平のどの部分に最も力を受けているか等の感覚）で
あると考えられる。

【０００５】例えば自己の上体が何らかの外力により傾
いた場合には、その傾き側の足平の部位に受ける作用力
が大きくなることで自己の不安定さを認識し、その足平
の部位に受ける作用力をさらに強くするように意識を集
中することで自己の安定性を保つ。

【０００６】また、例えば歩行時に突起物を踏んだ場合
には、足平が受ける作用力が突起物との接触部位に集中
することで、該突起物の存在を認識し、その突起物によ
る自己の不安定さを解消し得る足平の部位に強い作用力
を受けるように意識を集中する。

【０００７】従って、前述のようなロボットの操縦を行
う場合にオペレータがロボットの安定性を保つような動
作を的確に行うことができるようにするためには、ロボ
ットの操縦時にロボットの足平部とオペレータの足平部
とが互いに同じように作用力を受けることができるよう
にすることが好ましいと考えられる。

【０００８】しかるに、前記特開平８−２１６０６６号
公報に開示されているような対称型バイラテラルマスタ
ースレーブ方式のものでは、単に、マスター装置の各関
節の動作角及び駆動トルクと、ロボットの各関節の動作
角及び駆動トルクとが互いに比例関係になるように制御
するものに過ぎないため、ロボットとマスター装置との
各関節を駆動する際のアクチュエータの慣性力や摩擦
力、さらにはロボットとマスター装置との各関節間のリ
ンク機構の慣性力までもオペレータに伝わってしまうた
め、オペレータにロボットの足平が受ける作用力と同じ
ような作用力感覚を与え、また、オペレータが意図した
足平への作用力と同じような作用力をロボットの足平に
与えるようにすることは困難なものとなっていた。

【０００９】また、オペレータの胴体を支持する機構を
持たない全身装着型の対称型バイラテラルマスタースレ
ーブ方式のものでは、ロボットを種々様々の床形状の環
境下で動作させることが困難であるという不都合もあっ
た。すなわち、例えばロボットに階段を昇降させる場合
には、マスター装置を装着したオペレータも階段の昇降
を行わなければならず、このためには、マスター装置側
にロボットの動作環境と同じような階段を設けなければ
ならない。しかしながら、このようにマスター装置側
に、ロボット側と同じような床形状の環境設備を備える
ことは、ロボットを種々様々の床形状の環境下で動作さ
せようとした場合に、膨大な設備投資とスペースを要す
ることとなり、このため、ロボットを種々様々の床形状
の環境下で動作させることが困難なものとなっていた。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる不都合
を解消し、オペレータの足平部の上体に対する位置及び
／又は姿勢とロボットの足平部の上体に対する位置及び
／又は姿勢とを所要の関係に保ちつつ、ロボットの足平
部とオペレータの足平部とが互いに同じように作用力を
受けることができ、ひいてはオペレータがロボットの安
定性を保つための操縦を的確に行うことができ、さらに
はロボットを種々様々の床形状の環境下で動作させるこ
とができる脚式移動ロボットの遠隔制御システムを提供
することを目的とする。

【００１１】

【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、
脚式移動ロボットをマスタースレーブ方式で操縦するた
めのマスター装置を備えた脚式移動ロボットの遠隔制御
システムにおいて、前記マスター装置に、少なくともオ
ペレータの足平部を可動に支持する足平支持機構と、該
足平支持機構を駆動する足平支持機構駆動装置と、前記
オペレータの上体を支持する上体支持機構と、前記足平
支持機構に支持された前記オペレータの足平部への作用
力を検出するマスター側足平作用力検出手段とを設ける
と共に、前記脚式移動ロボットに、該ロボットの足平部
への床からの作用力を検出するロボット側足平作用力検
出手段を設け、前記オペレータの足平部への作用力と前
記ロボットの足平部への作用力とが互いに所要の対応関
係になるように前記マスター側足平作用力検出手段及び
ロボット側足平作用力検出手段によりそれぞれ検出され
た作用力に基づき、前記オペレータの上体に対する足平
部の目標位置及び／又は姿勢と、前記ロボットの上体に
対する足平部の目標位置及び／又は姿勢とを決定し、そ
の決定した目標位置及び／又は姿勢に従って前記足平支
持機構を前記足平支持機構駆動装置を介して制御すると
共に、前記ロボットに備えた脚部駆動装置を制御する足
平位置／姿勢制御手段を備えたことを特徴とする。

【００１２】かかる本発明によれば、前記脚式移動ロボ
ットの操縦の際には、上体と足平をそれぞれ前記上体支
持機構及び足平支持機構に支持したオペレータの足平部
への作用力と、ロボットの足平部への作用力とがそれぞ
れ前記マスター側足平作用力検出手段及びロボット側足
平作用力検出手段により検出される。そして、それぞれ
の作用力が互いに対応するように、それぞれの検出値に
基づき、前記足平位置／姿勢制御手段によって、オペレ
ータとロボットとの両者の上体に対する足平部の目標位
置及び／又は姿勢が決定され、この目標位置及び／又は
姿勢に従って、マスター装置の足平支持機構とロボット
の足平部とがそれぞれ足平支持機構駆動装置及び脚部駆
動装置を介して駆動・制御されるので、オペレータとロ
ボットとは互いに同じような作用力を足平部に受けるよ
うに制御される。

【００１３】また、オペレータとロボットとの両者の上
体に対する足平部の相対的な目標位置及び／又は姿勢も
互いに対応するように決定されるので、ロボットの動作
環境下の床形状がオペレータの上体に対する足平部の相
対的な位置及び／又は姿勢として反映される。

【００１４】従って、本発明の脚式移動ロボットの遠隔
制御システムによれば、ロボットの足平部とオペレータ
の足平部とが互いに上体に対して同じような位置及び／
又は姿勢になりながら、同じような作用力を受けること
ができ、ひいてはオペレータがロボットの安定性を保つ
ための操縦を的確に行うことができ、さらには、ロボッ
トを種々様々の床形状の環境下で動作させることができ
る。

【００１５】かかる本発明では、前記上体支持機構を前
記オペレータの上体と共に可動に設けると共に、前記マ
スター装置に、該上体支持機構を駆動する上体支持機構
駆動装置を設け、前記脚式移動ロボットに、該ロボット
の上体の姿勢傾斜状態を検出する姿勢傾斜状態検出手段
を設け、前記ロボットの上体の姿勢傾斜状態に応じた前
記オペレータの上体の姿勢傾斜状態が得られるように前
記姿勢傾斜状態検出手段により検出されたロボットの上
体の姿勢傾斜状態に基づき、前記上体支持機構に支持さ
れた前記オペレータの上体の目標位置及び／又は姿勢を
決定し、その決定した目標位置及び／又は姿勢に従って
前記上体支持機構を前記上体支持機構駆動装置を介して
制御するマスター側上体位置／姿勢制御手段を備えるこ
とが好ましい。

【００１６】これによれば、ロボットの上体の姿勢傾斜
状態が前記姿勢傾斜状態検出手段により検出され、これ
に応じたオペレータの上体の姿勢傾斜状態が得られるよ
うに、前記マスター側上体位置／姿勢制御手段によっ
て、オペレータの上体の目標位置及び／又は姿勢が決定
され、この目標位置及び／又は姿勢に従って、マスター
装置の上体支持機構が前記上体支持機構駆動装置を介し
て駆動・制御されるので、オペレータの上体の姿勢傾斜
状態は、ロボットと同じような姿勢傾斜状態に制御され
る。このため、オペレータは、ロボットと同じような姿
勢傾斜状態で、ロボットと同じような足平部への作用力
を受けることとなって、ロボットと一体感をもってロボ
ットの安定性や不安定さをより的確に認識しつつ、ロボ
ットの安定性を保つように自己の足平部の姿勢や位置を
調整することができ、ロボットの安定性を保つための操
縦をより確実に行うことができる。

【００１７】また、本発明では、前記足平位置／姿勢制
御手段は、より具体的には、前記マスター側足平作用力
検出手段により検出される前記オペレータの足平部への
作用力と前記ロボット側足平作用力検出手段により検出
される前記ロボットの足平部への作用力との相互の所要
の対応関係からの偏位に応じて逐次前記ロボットの足平
部の並進速度及び／又は回転速度を決定しつつ、該並進
速度及び／又は回転速度に基づき該ロボットの足平部の
目標位置及び／又は姿勢を逐次決定し、その決定したロ
ボットの足平部の目標位置及び／又は姿勢に対応した前
記オペレータの足平部の目標位置及び／又は姿勢を逐次
決定する。

【００１８】あるいは、前記足平位置／姿勢制御手段
は、前記マスター側足平作用力検出手段により検出され
る前記オペレータの足平部への作用力と前記ロボット側
足平作用力検出手段により検出される前記ロボットの足
平部への作用力との相互の前記所要の対応関係からの偏
差に応じて逐次前記オペレータの足平部の並進速度及び
／又は回転速度を決定しつつ、該並進速度及び／又は回
転速度に基づき該オペレータの足平部の目標位置及び／
又は姿勢を決定し、その決定したオペレータの足平部の
目標位置及び／又は姿勢に対応した前記ロボットの足平
部の目標位置及び／又は姿勢を決定する。

【００１９】あるいは、前記足平位置／姿勢制御手段
は、前記マスター側足平作用力検出手段により検出され
る前記オペレータの足平部への作用力と前記ロボット側
足平作用力検出手段により検出される前記ロボットの足
平部への作用力との相互の前記所要の対応関係からの偏
差に応じて逐次前記ロボットの足平部の並進速度及び／
又は回転速度と前記オペレータの足平部の並進速度及び
／又は回転速度とを決定しつつ、該ロボットの足平部の
並進速度及び／又は回転速度とオペレータの足平部の並
進速度及び／又は回転速度とに基づきそれぞれ該ロボッ
トの足平部の目標位置及び／又は姿勢と該オペレータの
足平部の目標位置及び／又は姿勢を決定する。

【００２０】このように前記各足平作用力検出手段によ
り検出される前記オペレータの足平部への作用力と前記
ロボットの足平部への作用力との相互の所要の対応関係
からの偏差に応じて逐次前記ロボットやオペレータの足
平部の並進速度及び／又は回転速度を決定しつつ、その
並進速度及び／又は回転速度に基づきロボットやオペレ
ータの足平部の目標位置及び／又は姿勢を決定すること
で、オペレータ及びロボットの両者の足平部への作用力
及び足平部の位置及び／又は姿勢を互いに対応させる制
御を的確に行うことができる。

【００２１】さらに本発明では、より好ましくは、前記
マスター側足平作用力検出手段により検出される前記オ
ペレータの足平部への作用力と前記ロボット側足平作用
力検出手段により検出される前記ロボットの足平部への
作用力との相互の前記所要の対応関係からの偏差に応じ
て、両作用力が該所要の対応関係になるようにコンプラ
イアンス制御により前記ロボットの足平部の位置及び／
又は姿勢を修正する手段を前記ロボットに備える。

【００２２】このようにオペレータの足平部とロボット
の足平部とへの両作用力が所要の対応関係になるように
コンプライアンス制御によって、ロボットの足平部の位
置及び／又は姿勢を修正する手段をロボットに備えるこ
とで、ロボットはある程度自律的に自身の足平部への作
用力がオペレータの足平部への作用力と対応するように
自身の足平部の位置及び／又は姿勢を制御することとな
り、オペレータ及びロボットの両者の足平部への作用力
を互いに対応させる制御をより迅速に的確に行うことが
できる。

【００２３】

【発明の実施の形態】本発明の第１の実施形態を図１乃
至図８を参照して説明する。

【００２４】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、このロボットをスレー
ブとするマスター装置とを示している。

【００２５】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。

【００２６】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（ロ
ボット側足平作用力検出手段）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、ロボットＲの左右方向の１軸回り
の回転動作、足首関節アクチュエータ５ｃはロボットＲ
の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、足平部７の６自由度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が床から受ける作用力の前後、左右及び上下の３軸方
向の各力成分及び各モーメント成分を検出するものであ
る。また、各アクチュエータ５ａ〜５ｃは、本発明の構
成に対応して脚部駆動装置を構成するものである。

【００２７】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３軸回りの回転動作、肘関節アクチュエータ８ｂ
は１軸回りの回転動作、手首関節アクチュエータ８ｃは
３軸回りの回転動作を行うものである。

【００２８】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（胴体２）の姿勢傾斜状
態を検出する傾斜検出器１２（姿勢傾斜状態検出手段）
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。

【００２９】図２を参照して、マスター装置Ｍは、図示
しないオペレータの上体（胴体）を可動に支持する上体
支持機構１４と、オペレータの足平部を可動に支持する
足平支持機構１５とを具備する。

【００３０】上体支持機構１４は、ロボットＲの操縦に
際して後述の制御によりロボットＲの上体の姿勢傾斜状
態と同様の姿勢傾斜状態をオペレータの上体に与えるた
めのものであり、固定基台１６上から延設されたリンク
アーム１７と、このリンクアーム１７の先端部に３軸回
転機構１８を介して取着された背もたれ部１９と、背も
たれ部１９の下端部から下方に延設された支柱２０の下
端部に取着されたサドル２１とにより構成されている。
ここで、サドル２１はオペレータが腰かけるものであ
り、背もたれ部１９はサドル２１に腰かけたオペレータ
がその背中を当接させるものである。尚、オペレータの
胴体は背もたれ部１９に図示しないベルトにより固定し
得るようにされている。

【００３１】そして、リンクアーム１７は、三つの関節
部２２ａ，２２ｂ，２２ｃを具備し、それらの各関節部
２２ａ〜２２ｃに設けられたアクチュエータ２３ａ〜２
３ｃにより、それぞれ回転軸心２４ａ〜２４ｃ（図示の
状態では回転軸心２４ａは上下方向、回転軸心２４ｂ，
２４ｃは左右方向）の回りの回転動作が行われるように
なっている。

【００３２】また、このリンクアーム１７の先端部に背
もたれ部１９を支持せしめる３軸回転機構１８は、三つ
のアクチュエータ２３ｄ，２３ｅ，２３ｆを備え、これ
らのアクチュエータ２３ｄ〜２３ｆにより、それぞれ回
転軸心２４ｄ〜２４ｆ（図示の状態では回転軸心２４ｄ
〜２４ｆはそれぞれ上下、左右及び前後方向）の回りの
回転動作が行われるようになっている。

【００３３】このような上体支持機構１４の構成によ
り、オペレータがサドル２１に腰かけて背中を背もたれ
部１９に当接させ、さらに図示しないベルトによりオペ
レータの胴体を背もたれ部１９に固定することで、該オ
ペレータの上体が支持される。そして、このとき、前記
各アクチュエータ２３ａ〜２３ｆ（以下、これらのアク
チュエータ２３ａ〜２３ｆをマスター上体用アクチュエ
ータ２３と総称する）を動作させることでオペレータの
上体が任意の位置／姿勢に背もたれ部１９及びサドル２
１と共に可動とされる。

【００３４】尚、各マスター上体用アクチュエータ２３
は本発明の構成に対応して上体支持機構駆動装置を構成
するものである。そして、各マスター上体用アクチュエ
ータ２３には、それぞれその変位（回転角）を検出する
アクチュエータ変位検出器２３ｘ（図２では図示を省略
する）が設けられている。

【００３５】前記足平支持機構１５は、ロボットＲの操
縦に際して、後述の制御により基本的にはロボットＲの
足平部７とオペレータの足平部との同様の動作が行われ
るようにするためのものであり、上体支持機構１４のサ
ドル２１の略下方でオペレータの一対の脚に対応して設
けられた一対の３軸移動テーブル２５，２５（所謂ＸＹ
Ｚ移動テーブル）と、この各３軸移動テーブル２５の３
軸移動部２６に３軸回転機構２７を介して取着された足
平架台２８とにより構成されている。ここで、足平架台
２８は前記上体支持機構１４に上体を支持したオペレー
タの各脚の足平部を載せる架台であり、この足平架台２
８には、これに載せられたオペレータの足平部が足平架
台２８から受ける作用力（前後、左右及び上下の３軸方
向の力成分及び各軸回りのモーメント）を検出する６軸
力センサ２９（マスター側足平荷重検出手段）が内蔵さ
れている。尚、足平架台２８に載せたオペレータの足平
部は図示しないベルトにより足平架台２８に固定し得る
ようにされている。

【００３６】そして、各３軸移動テーブル２５の３軸移
動部２６は、該テーブル２５に備えた三つのアクチュエ
ータ３０ａ，３０ｂ，３０ｃによりそれぞれ前後、左右
及び上下方向の移動動作が行われるようになっている。

【００３７】また、この３軸移動部２６に足平架台２８
を支持せしめる３軸回転機構２７は、前述の上体支持機
構１４の３軸回転機構１８と同様に三つのアクチュエー
タ３０ｄ，３０ｅ，３０ｆを備え、これらのアクチュエ
ータ３０ｄ〜３０ｆにより、それぞれ前後、左右及び上
下方向の各回転軸心３１ｄ〜３１ｆの回りの回転動作が
行われるようになっている。

【００３８】このような足平支持機構１５の構成によ
り、上体支持機構１４に上体を支持したオペレータの各
脚の足平部を足平架台２８に載せ、さらに図示しないベ
ルトにより足平部を足平架台２８に固定することで、オ
ペレータの各足平部が支持される。そして、このとき、
前記各アクチュエータ３０ａ〜３０ｆ（以下、これらの
アクチュエータ３０ａ〜３０ｆをマスター足平用アクチ
ュエータ３０と総称する）を動作させることでオペレー
タの各足平部が任意の位置／姿勢（６自由度）に足平架
台２８と共に可動とされ、また、オペレータの各足平部
が受ける作用力（足平部から足平架台２８への作用力の
反力）が前記６軸力センサ２９により検出される。

【００３９】尚、各マスター足平用アクチュエータ３０
は本発明の構成に対応して足平支持機構駆動装置を構成
するものである。そして、各マスター足平用アクチュエ
ータ３０には、それぞれその変位（回転角）を検出する
アクチュエータ変位検出器３０ｘ（図２では図示を省略
する）が設けられている。

【００４０】さらに、本実施形態におけるマスター装置
Ｍでは、ロボットＲの操縦に際して、ロボットＲの各腕
体４とオペレータの腕との同様の動作が行われるように
するためのマスター腕機構３２が備えられている。

【００４１】このマスター腕機構３２では、前記背もた
れ部１９の両側上端部（オペレータの肩位置に対応する
部分）から、それぞれ３軸回転機構３３を介してリンク
機構状の腕体３４が延設されている（図では便宜上、オ
ペレータの右腕に対応する腕体３４のみを図示してい
る）。そして、この腕体３４の先端部には、オペレータ
の手首部を挿入して支持する手首支持器３５が３軸回転
機構３６を介して取着され、また、腕体３４の中間部に
形成された関節部３７には、オペレータの肘を挿入して
支持する肘支持器３８が取着されている。さらに手首支
持器３５の箇所にはオペレータの手首部から手首支持器
３５に加わる作用力を検出する６軸力センサ３５ａが設
けられ、また、肘支持器３８には、オペレータの肘から
該肘支持器３８に加わる作用力を検出する圧力センサ
（図示せず）が内蔵されている。

【００４２】この場合、オペレータの肩位置に対応する
３軸回転機構３３は、三つのアクチュエータ３９ａ，３
９ｂ，３９ｃによりロボットＲの肩関節と同様に３軸回
りの回転動作（図では上下、左右、前後方向の軸心（図
示せず）回りの回転動作）が行われ、関節部３７はこれ
に設けたアクチュエータ３９ｄによりロボットＲの肘関
節を同様に１軸回りの回転動作（図では上下方向の軸心
（図示せず）回りの回転動作）が行われ、オペレータの
手首部の３軸回転機構３６は、三つのアクチュエータ３
９ｅ，３９ｆ，３９ｇによりロボットＲの手首関節と同
様に３軸回りの回転動作（図では上下、左右、前後方向
の軸心（図示せず）回りの回転動作）が行われるように
なっている。

【００４３】尚、本実施形態では、前記足平支持機構１
５は３軸移動テーブル２５や３軸回転機構２７を用いて
構成したが、例えば６軸マニピュレータ等のリンク機構
を用いて構成してもよい。同様に、上体支持機構１４は
リンク機構（リンクアーム１７）や３軸回転機構１８を
用いて構成したが、リンク機構のみで構成したり、ある
いは３軸移動テーブル等を用いて構成するようにしても
よい。

【００４４】一方、本実施形態では、前述のロボットＲ
やマスター装置Ｍ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。

【００４５】この制御システムは、その構成を大別する
と、マスター装置Ｍ側に設けた制御ユニット４０（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４０，１１間での通信を
行うための通信装置４１とから構成されている。以下、
制御ユニット４０をマスター側制御ユニット４０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４１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。

【００４６】図３に示したマスター側制御ユニット４０
は、前記上体支持機構１４の動作に関する制御を行うマ
スター側上体制御部４２（マスター側上体位置／姿勢制
御手段）と、足平支持機構１５の動作並びにロボットＲ
の足平部７の動作に関する制御を行うマスター側足平制
御部４３とを具備する。尚、マスター側制御ユニット４
０は、これらの制御部４２，４３の他、前記マスター腕
機構３２の動作並びにロボットＲの腕体４の動作に関す
る制御を行う制御部も備えられているのであるが、これ
については図示及び説明を省略する。

【００４７】マスター側上体制御部４２は、マスター装
置Ｍでのオペレータの上体の目標位置／姿勢（背もたれ
部１９の目標位置／姿勢。以下、目標マスター上体位置
／姿勢という）を決定する目標マスター上体位置／姿勢
決定部４４と、その決定された目標マスター上体位置／
姿勢から前記各マスター上体用アクチュエータ２３の目
標変位（目標回転角）を算出する目標アクチュエータ変
位算出部４５と、この算出された目標変位に前記各マス
ター上体用アクチュエータ２３の変位を制御するマスタ
ー上体用アクチュエータ変位制御部４６とから構成され
ている。

【００４８】この場合、目標マスター上体位置／姿勢決
定部４４は、ロボット側制御ユニット１１から通信装置
４１を介して後述の如く与えられるロボットＲの上体の
姿勢傾斜状態情報とマスター側足平制御部４３の後述の
脚バイラテラル主制御部４７から与えられるマスター装
置Ｍでのオペレータの足平部の目標足平位置／姿勢（足
平架台２８の目標位置／姿勢。以下、マスター目標足平
位置／姿勢という）とに基づき目標マスター上体位置／
姿勢を決定する。

【００４９】また、マスター上体用アクチュエータ変位
制御部４６は、前記目標変位と各マスター上体用アクチ
ュエータ２３に設けた前記各アクチュエータ変位検出器
２３ｘにより検出される各マスター上体用アクチュエー
タ２３の変位の検出値とから該マスター上体用アクチュ
エータ２３の変位を目標変位にフィードバック制御す
る。

【００５０】尚、本実施形態では、目標マスター上体位
置／姿勢決定部４４により決定された目標マスター上体
位置／姿勢は、マスター側足平制御部４３の後述のマス
ター脚主制御部４８に与えられる。

【００５１】マスター側足平制御部４３は、前記マスタ
ー目標足平位置／姿勢とロボットＲの目標足平位置／姿
勢とを決定する脚バイラテラル主制御部４７と、その決
定されたマスター目標足平位置／姿勢と前記目標マスタ
ー上体位置／姿勢決定部４４により決定された目標マス
ター上体位置／姿勢とから前記各マスター足平用アクチ
ュエータ３０の目標変位（目標回転角）を算出するマス
ター脚主制御部４８と、この算出された目標変位に前記
各マスター足平用アクチュエータ３０の変位を制御する
マスター足平用アクチュエータ変位制御部４９とから構
成されている。

【００５２】この場合、脚バイラテラル主制御部４７が
決定するマスター目標足平位置／姿勢は、マスター装置
Ｍでのオペレータの上体に対する相対的なマスター目標
足平位置／姿勢であり、同様に、ロボットＲの目標足平
位置／姿勢もロボットＲの上体に対する相対的な目標足
平位置／姿勢である。すなわち、本実施形態では、例え
ば図１に示すようにロボットＲの腰部分（脚体３と胴体
２との連結箇所）の中央に原点を有するＸＹＺ直交座標
系が胴体２の上下方向をＺ軸、前後方向をＸ軸、左右方
向をＹ軸として該胴体２側に固定して設定されており
（胴体２の傾斜と共に座標系が傾く）、脚バイラテラル
主制御部４７が決定するロボットＲの目標足平位置／姿
勢は、この座標系（以下、ロボット側上体座標系とい
う）での目標足平位置／姿勢である。同様に、マスター
装置Ｍ側では、例えば図２に示すようにオペレータの腰
部分の中央に相当する位置（概ねサドル２１の中央部
分）に原点を有するＸＹＺ直交座標系が上体支持機構１
４側に固定して設定されており（上体支持機構１４の傾
斜と共に座標系が傾く）、脚バイラテラル主制御部４７
が決定するマスター目標足平位置／姿勢は、この座標系
（以下、マスター側上体座標系という）での目標足平位
置／姿勢である。

【００５３】そして、マスター脚主制御部４８は、各マ
スター足平用アクチュエータ３０の目標変位を算出する
他、前記足平架台２８の６軸力センサ２９によるオペレ
ータの足平作用力の検出値（これは６軸力センサ２９に
対して固定的な座標系での検出値である）を、各マスタ
ー足平用アクチュエータ３０の目標変位や前記目標マス
ター上体位置／姿勢に基づきマスター側上体座標系に変
換して脚バイラテラル主制御部４７に与える。

【００５４】また、同様にロボット側制御ユニット１１
でロボットＲの脚体３の６軸力センサ６によるロボット
Ｒの足平作用力の検出値をロボット側上体座標系に変換
したものが通信装置４１を介して脚バイラテラル主制御
部４７に与えられるようになっている。そして、該脚バ
イラテラル主制御部４７は、マスター脚主制御部４８か
ら与えられたマスター側上体座標系でのオペレータの足
平作用力の検出値と、ロボット側制御ユニット１１から
与えられたロボット側上体座標系でのロボットＲの足平
作用力の検出値とから所定の演算処理によりマスター目
標足平位置／姿勢とロボットＲの目標足平位置／姿勢を
決定する。この時、上体座標系でのマスター目標足平位
置／姿勢とロボットＲの目標足平位置／姿勢とは所要の
対応関係を保つように決定される。

【００５５】尚、脚バイラテラル主制御部４７は、決定
したマスター目標足平位置／姿勢をマスター脚主制御部
４８の他に前記目標マスター上体位置／姿勢決定部４４
に与えると共に、決定したロボットＲの目標足平位置／
姿勢を通信装置４１を介してロボット側制御ユニット１
１に与える。

【００５６】また、マスター足平用アクチュエータ変位
制御部４９は、マスター脚主制御部４８から与えられた
前記目標変位と各マスター足平用アクチュエータ３０に
設けた前記各アクチュエータ変位検出器３０ｘにより検
出される各マスター足平用アクチュエータ３０の変位の
検出値とから該マスター足平用アクチュエータ３０の変
位を目標変位にフィードバック制御する。

【００５７】次に図４に示したロボット側制御ユニット
１１は、前記脚バイラテラル主制御部４７から与えられ
るロボットＲの目標足平位置／姿勢から前記各脚用アク
チュエータ５の目標変位（目標回転角）を決定すると共
に、脚体３の６軸力センサ６によるロボットＲの足平作
用力の検出値を各脚用アクチュエータ５の目標変位等に
基づきロボット側上体座標系に変換して脚バイラテラル
主制御部４７に与えるロボット脚主制御部５０と、その
決定された目標変位に各脚用アクチュエータ５の変位を
制御するロボット脚用アクチュエータ変位制御部５１と
をロボットＲの脚体３に関する動作を制御する手段とし
て具備している。

【００５８】この場合、ロボット脚用アクチュエータ変
位制御部５１は、ロボット脚主制御部５０から与えられ
た前記目標変位と各脚用アクチュエータ５に設けた前記
各アクチュエータ変位検出器１３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該脚用アクチ
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。

【００５９】尚、本発明の構成に対応して、マスター側
制御ユニット４０のマスター側足平制御部４３並びに、
ロボット側制御ユニット１１のロボット脚主制御部５０
及びロボット脚用アクチュエータ変位制御部５１は、足
平位置／姿勢制御手段５２を構成するものである。ま
た、ロボット側制御ユニット１１は、上記の構成の他、
ロボットＲの腕体４の動作に関する制御を行う制御部も
備えられているのであるが、これについては図示及び説
明を省略する。

【００６０】また図４を参照して、前記傾斜検出器１２
は、ロボットＲの上体の３軸方向の加速度を検出する加
速度センサ５３ａと、ロボットＲの上体の３軸方向の角
速度を検出するレートジャイロ５３ｂと、これらの加速
度センサ５３ａ及びレートジャイロ５３ｂの検出値から
ロボットＲの上体の傾斜角を算出・推定する傾斜推定部
５４とから構成され、該傾斜推定部５４により推定され
たロボットＲの上体の傾斜角や加速度センサ５３ａによ
り検出されたロボットＲの上体の加速度を姿勢傾斜状態
情報として、通信装置４１を介して目標マスター上体位
置／姿勢決定部４４に与える。

【００６１】次に、本実施形態のシステムの作動を説明
する。

【００６２】まず、マスター側制御ユニット４０及びロ
ボット側制御ユニット１１による制御処理を説明する。

【００６３】本実施形態のシステムでは、前述の如くマ
スター装置Ｍの上体支持機構１４に上体を支持し、且つ
足平支持機構１５に足平部を支持したオペレータが自身
の足平部を動かす等してロボットＲの操縦を開始する
と、マスター側制御ユニット１１の脚バイラテラル主制
御部４７は、図５のフローチャートに示す処理を所定の
制御サイクルで行う。すなわち、脚バイラテラル主制御
部４７は、まず、ロボット側上体座標系におけるロボッ
トＲの足平部７の目標並進速度（ロボット側上体座標系
の各軸方向の目標移動速度）と目標回転速度（ロボット
側上体座標系の各軸方向回りの目標回転速度）とを決定
する（ＳＴＥＰ５−１）。ここで、本実施形態のシステ
ムは、マスター装置Ｍ側のオペレータの足平部及びロボ
ットＲの足平部７のそれぞれの上体に対する相対的な位
置／姿勢を所要の対応関係に保ちつつ、オペレータの足
平作用力（以下、マスター側足平作用力という）とロボ
ットＲの足平作用力（以下、ロボット側足平作用力とい
う）とが互いに所要の対応関係、例えば互いに比例関係
になるように制御するものである。このため、脚バイラ
テラル主制御部４７は、ＳＴＥＰ５−１では、例えば前
記マスター脚主制御部４８から与えられる今現在の前記
マスター側上体座標系でのマスター側足平作用力の検出
値と、前記ロボット脚主制御部５０から通信装置４１を
介して与えられる今現在の前記ロボット側上体座標系で
のロボット側足平作用力の検出値に所定の力帰還率を乗
算したものとの偏差（マスター側足平作用力の検出値−
力帰還率×ロボット側足平作用力の検出値）に比例させ
てロボットＲの足平部７の前記目標並進速度及び目標回
転速度を決定する。この場合、各検出値の力成分によっ
て目標並進速度を決定し、モーメント成分によって目標
回転速度を決定する。尚、上記偏差は、マスター足平作
用力とロボット足平作用力との所要の対応関係（この場
合、比例関係）からの偏差に相当するものである。そし
て、例えばマスター側足平作用力の検出値とロボット側
足平作用力の検出値とのいずれか一方に所定のオフセッ
トを加えたものが、他方と比例関係になるように前記目
標並進速度及び目標回転速度を決定するようにしてもよ
い。

【００６４】次いで、脚バイラテラル主制御部４７は、
ＳＴＥＰ５−１で決定した目標並進速度及び目標回転速
度と、前回の制御サイクルで求めたロボット側上体座標
系でのロボットＲの足平部７の目標足平位置／姿勢とか
ら、今回の制御サイクルにおけるロボット側上体座標系
でのロボットＲの足平部７の目標足平位置／姿勢を求め
る（ＳＴＥＰ５−２）。この場合、この算出は、前記目
標並進速度及び目標回転速度から制御サイクル分の時間
内でのロボットＲの足平部７の足平位置／姿勢の変化量
（変化の方向を含む）を求め、これをロボットＲの前回
の目標足平位置／姿勢に加えることで、今回の目標足平
位置／姿勢を求める。

【００６５】さらに脚バイラテラル主制御部４７は、Ｓ
ＴＥＰ５−２で求めたロボットＲの足平部７の目標足平
位置／姿勢に応じてマスター側上体座標系での今回のマ
スター目標足平位置／姿勢を求める（ＳＴＥＰ５−
３）。この場合、各上体座標系でのロボットＲの目標足
平位置／姿勢とマスター目標足平位置／姿勢とを原則的
には一致させることが好ましいが、オペレータの負荷等
を考慮して、マスター目標足平位置／姿勢をロボットＲ
の目標足平位置／姿勢に対して所定のオフセットを与え
たり、あるいは、両者の比率（スケール）を適宜調整し
てもよい。

【００６６】次いで、脚バイラテラル主制御部４７は、
前記ＳＴＥＰ５−２で求めたロボットＲの目標足平位置
／姿勢を図示しないメモリに記憶した後（ＳＴＥＰ５−
４）、ロボット側上体座標でのロボットＲの目標足平位
置／姿勢を通信装置４１を介してロボット側制御ユニッ
ト１１に出力すると共に、ＳＴＥＰ５−３で求めたマス
ター側上体座標系でのマスター目標足平位置／姿勢を前
記マスター脚主制御部４８や目標マスター上体位置／姿
勢決定部４４に出力し（ＳＴＥＰ５−５）、今回の処理
を終了する。

【００６７】尚、かかる脚バイラテラル主制御部４７の
処理では、前記の偏差からロボットＲの足平部７の目標
並進速度及び目標回転速度を決定しつつ、それらの速度
からロボットＲの目標足平位置／姿勢を決定し、さらに
そのロボットＲの目標足平位置／姿勢に対応させてマス
ター目標足平位置／姿勢を決定するようにしたが、これ
と逆に、マスター装置Ｍ側のオペレータの足平部の目標
並進速度及び目標回転速度を前記の偏差から決定しつ
つ、それらの速度からマスター目標足平位置／姿勢を決
定し、さらにそのマスター目標足平位置／姿勢に対応さ
せてロボットＲの目標足平位置／姿勢を決定するように
してもよい。あるいは、前記偏差から、ロボットＲの足
平部７とオペレータの足平部との両者の目標並進速度及
び目標回転速度を決定しつつ、それらの速度から各別に
ロボットＲの目標足平位置／姿勢及びマスター目標足平
位置／姿勢を決定するようにしてもよい。

【００６８】このような脚バイラテラル主制御部４７の
処理と並行して、マスター側制御ユニット４０のマスタ
ー脚主制御部４８と、ロボット側制御ユニット１１のロ
ボット脚主制御部５０とは、それぞれ図６及び図７のフ
ローチャートに示す処理を前記制御サイクルで行う。

【００６９】すなわち、図６を参照して、マスター脚主
制御部４８は、まず、前記足平架台２８に備えた６軸力
センサ２９によるマスター側足平作用力の検出値を前記
マスター側上体座標系での値に変換する（ＳＴＥＰ６−
１）。この場合、脚バイラテラル主制御部４７から与え
られるマスター側上体座標系での現在のマスター目標足
平位置／姿勢から６軸力センサ２９のマスター側上体座
標系での位置／姿勢を求め、これを用いて６軸力センサ
２９によるマスター側足平作用力の検出値（６軸力セン
サ２９に対して固定的な座標系での検出値）をマスター
上体座標系に変換する。尚、６軸力センサ２９のマスタ
ー側上体座標系での位置／姿勢を求めるに際しては、前
記アクチュエータ変位検出器３０ｘによる各マスター足
平用アクチュエータ３０の変位検出値と、前記アクチュ
エータ変位検出器２３ｘによる各マスター上体用アクチ
ュエータ３０の変位検出値もしくは目標マスター上体位
置／姿勢決定部４４により後述の如く決定される目標マ
スター上体位置／姿勢とを用いて６軸力センサ２９のマ
スター側上体座標系での位置／姿勢を求めるようにして
もよい。

【００７０】次いで、マスター脚主制御部４８は、脚バ
イラテラル主制御部４７から与えられたマスター側上体
座標系での今回のマスター目標足平位置／姿勢と目標マ
スター上体位置／姿勢決定部４４により後述の如く決定
される目標マスター上体位置／姿勢とから各マスター足
平用アクチュエータ３０の目標変位を算出する（ＳＴＥ
Ｐ６−２）。この場合、マスター装置Ｍ側での足平位置
／姿勢を上体位置／姿勢の変化に追従させるため、マス
ター側上体座標系での今回のマスター目標足平位置／姿
勢に、目標マスター上体位置／姿勢の前回の制御サイク
ルからの変化分を加味することで、各マスター足平用ア
クチュエータ３０の目標変位を算出する。尚、目標マス
ター上体位置／姿勢の代わりに、前記アクチュエータ変
位検出器２３ｘによる各マスター上体用アクチュエータ
３０の変位検出値を用いてもよい。

【００７１】さらに、マスター脚主制御部４８は、ＳＴ
ＥＰ６−１で求めたマスター側上体座標系でのマスター
側足平作用力の検出値を脚バイラテラル主制御部４７に
出力すると共に、ＳＴＥＰ６−２で求めた各マスター足
平用アクチュエータ３０の目標変位をマスター足平用ア
クチュエータ変位制御部４９に出力した後（ＳＴＥＰ６
−３）、今回の処理を終了する。

【００７２】尚、マスター脚主制御部４８から各マスタ
ー足平用アクチュエータ３０の目標変位が与えられたマ
スター足平用アクチュエータ変位制御部４９は、前述の
如く、マスター足平用アクチュエータ３０の変位を目標
変位にフィードバック制御する。

【００７３】また、図７を参照して、ロボット脚主制御
部５０は、まず、前記脚体３の６軸力センサ６によるロ
ボット側足平作用力の検出値を、前記マスター脚主制御
部４８と同様の手法で、前記ロボット側上体座標系での
値に変換する（ＳＴＥＰ７−１）。

【００７４】次いで、ロボット脚主制御部５０は、脚バ
イラテラル主制御部４７から通信装置４１を介して与え
られたロボット側上体座標系でのロボットＲの今回の目
標足平位置／姿勢から前記各脚用アクチュエータ５の目
標変位を算出する（ＳＴＥＰ７−２）。尚、この場合、
ロボットＲの脚体３はロボットＲの上体（胴体２）に連
結されているため、各脚用アクチュエータ５の目標変位
は、ロボットＲの今回の目標足平位置／姿勢だけで定ま
る。

【００７５】そして、ロボット脚主制御部５０は、ＳＴ
ＥＰ７−１で求めたロボット側上体座標系でのロボット
側足平作用力の検出値を脚バイラテラル主制御部４７に
出力すると共に、ＳＴＥＰ７−２で求めた各脚用アクチ
ュエータ５の目標変位をロボット脚用アクチュエータ変
位制御部５１に出力した後（ＳＴＥＰ７−３）、今回の
処理を終了する。

【００７６】尚、ロボット脚主制御部５０から各脚用ア
クチュエータ５の目標変位が与えられたロボット脚用ア
クチュエータ変位制御部５１は、前述の如く、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。

【００７７】また、前記マスター脚主制御部４８による
前記ＳＴＥＰ６−１及びＳＴＥＰ６−２の処理はその順
番を逆にしてもよく、同様に、ロボット脚主制御部５０
による前記ＳＴＥＰ７−１及びＳＴＥＰ７−２の処理も
その順番を逆にしてもよい。

【００７８】一方、マスター側制御ユニット４０の目標
マスター上体位置／姿勢決定部４４は、図８のフローチ
ャートで示す処理を前記制御サイクルで行う。

【００７９】すなわち、目標マスター上体位置／姿勢決
定部４４は、まず、ロボットＲの傾斜検出器１２から通
信装置４１を介して与えられるロボットＲの上体傾斜角
（前後、左右方向の傾斜角）から目標マスター上体姿勢
（マスター装置Ｍの背もたれ部１９（オペレータの胴
体）の前後、左右方向の目標傾斜角）を決定する（ＳＴ
ＥＰ８−１）。この場合、ロボットＲの上体傾斜角にオ
ペレータに合わせた所定の帰還率を乗算することで目標
マスター上体姿勢を決定する。尚、該目標マスター上体
姿勢を決定するに際しては、上述のようにロボットＲの
上体傾斜角に比例させて目標マスター上体姿勢を決定す
ることが基本的には好ましいが、さらに、これに所定の
オフセット値（ロボットＲの上体傾斜角が「０」である
場合のマスター装置Ｍの背もたれ部１９の傾斜角）を加
算して目標マスター上体姿勢を決定するようにしてもよ
い。さらには、ロボットＲの傾斜検出器１２から与えら
れるロボットＲの上体加速度に応じた値を加味して目標
マスター上体姿勢を決定するようにしてもよい。

【００８０】次いで、目標マスター上体位置／姿勢決定
部４４は、目標マスター上体速度（マスター装置Ｍの背
もたれ部１９の速度）を傾斜検出器１２から与えられた
ロボットＲの上体加速度と脚バイラテラル主制御部４７
から与えられたマスター側上体座標系でのマスター目標
足平位置姿勢とに基づき決定する（ＳＴＥＰ８−２）。
この場合、目標マスター上体速度は、例えば次式（１）
の演算により算出する。

【００８１】 目標マスター上体速度 ＝Δｔ・［Ｋ・ロボット上体加速度− Ｋf ・（前回の目標マスター上体位置−マスター上体収束目標位置）］ ＋前回の目標マスター上体速度 ……（１） ここで、Δｔは制御サイクルの周期、ＫはロボットＲの
上体加速度に応じた背もたれ部１９の加速度（オペレー
タの上体加速度）を規定する所定の帰還率である。ま
た、「マスター上体収束目標位置」は、ロボットＲの上
体加速度が大きい場合に、マスター装置Ｍの背もたれ部
１９等が慣性力により前記マスター上体用アクチュエー
タ２３の可動範囲を超えてしまうような事態を防止する
ために、マスター装置Ｍでの足平位置／姿勢との兼ね合
いで背もたれ部１９の可動限界を規制すべく定めたオペ
レータの上体（背もたれ部１９）の収束目標位置であ
り、前記脚バイラテラル主制御部４７から与えられるマ
スター目標上体足平位置／姿勢に応じて決定される。そ
して、この「マスター上体収束目標位置」を含む式
（１）の大括弧内の第２項が背もたれ部１９の位置を該
マスター上体収束目標位置に戻す復元力を担う効果をも
つものであり、この大括弧内の第２項に含まれる「Ｋf
」が上記復元力の程度を規定する所定のゲイン値であ
る。

【００８２】このような式（１）により目標マスター上
体速度を算出することで、前記マスター上体用アクチュ
エータ２３の可動範囲を超えないようにしつつ、ロボッ
トＲの上体加速度に応じた速度変化で背もたれ部１９の
速度が変化するように今回の制御サイクルにおける目標
マスター上体速度が決定される。

【００８３】次いで、目標マスター上体位置／姿勢決定
部４４は、上記のように決定した目標マスター上体速度
と、前回の制御サイクルにおける目標マスター上体位置
とから今回の目標マスター上体位置を決定する（ＳＴＥ
Ｐ８−３）。この場合、前記目標マスター上体速度から
制御サイクル分の時間内での背もたれ部１９の位置の変
化量（変化の方向を含む）を求め、これを前回の目標マ
スター上体位置に加えることで、今回の目標マスター上
体位置を求める。

【００８４】さらに、目標マスター上体位置／姿勢決定
部４４は、ＳＴＥＰ８−１で決定した目標マスター上体
姿勢とＳＴＥＰ８−３で決定した目標マスター上体位置
とを前記目標アクチュエータ変位算出部４５及びマスタ
ー脚主制御部４８に出力した後（ＳＴＥＰ８−４）、今
回の処理を終了する。

【００８５】尚、前記ＳＴＥＰ８−１の処理と、ＳＴＥ
Ｐ８−２及び８ー３の処理とは、その順番を逆にしても
よい。

【００８６】また、前記目標アクチュエータ変位算出部
４５は、与えられた目標マスター上体位置／姿勢から前
記マスター上体用アクチュエータ２３の目標変位を算出
して、これをマスター上体用アクチュエータ変位制御部
４６に指示し、このとき、該マスター上体用アクチュエ
ータ変位制御部４６は、前述の如く、各マスタ上体用ア
クチュエータ２３の変位を目標変位にフィードバック制
御する。

【００８７】尚、詳細な説明は省略するが、本システム
では、ロボットＲの腕体４は、オペレータによる前記マ
スター腕機構３２の操作によって、ロボットＲの脚体３
と同様に、ロボットＲとオペレータとの手首部分等への
作用力が互いに対応するようにバイラテラルマスタース
レーブ方式によって制御される。但し、この場合、ロボ
ットＲの腕体４の制御は、対称型バイラテラルマスター
スレーブ方式によって行うようにしてもよく、さらに
は、ジョイスティック等を用いたリモコン装置によって
ロボットＲの腕体４の制御を行うようにしてもよい。

【００８８】以上説明した制御処理によって、例えばロ
ボットＲの直立停止状態（このときマスタ装置Ｍの足平
架台２８に載せたオペレータの足平部はロボットＲの足
平部７の位置／姿勢に対応した位置／姿勢となってい
る）において、マスター側足平作用力の検出値とロボッ
ト側足平作用力の検出値とが所要の対応関係にある（本
実施形態では比例関係）にあるときには、前記脚バイラ
テラル主制御部４７により前記ＳＴＥＰ５−１で決定さ
れるロボットＲの足平部７の前記目標並進速度及び目標
回転速度が「０」となるため、ロボットＲの目標足平位
置／姿勢とマスター目標足平位置／姿勢とは現状のまま
に維持される。そして、ロボットＲの目標足平位置／姿
勢に基づき、ロボット脚主制御部５０及びロボット脚用
アクチュエータ変位制御部５１による前述の制御処理を
行うと共に、マスター目標足平位置／姿勢に基づき、マ
スター脚主制御部４８及びマスター足平用アクチュエー
タ変位制御部４９による前述の制御処理を行うことで、
マスター側足平作用力とロボット側足平作用力との所要
の対応関係が維持される。

【００８９】また、例えば上記の状態からロボット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２
８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。

【００９０】このとき、オペレータがロボットＲの歩行
を行わしめるべく、踏み込み側の自身の足平部を持ち上
げて動かすと、その足平部の動き方向でオペレータの足
平部が前記足平支持機構１５の足平架台２８から受ける
マスター側足平作用力の検出値が変化して、ロボットＲ
の足平作用力との所要の対応関係がくずれるため、前述
の如く脚バイラテラル主制御部４７によりロボットＲの
足平部７の前記目標並進速度及び目標回転速度を決定す
ることで、該目標並進速度及び目標回転速度は、ロボッ
トＲの足平部７がオペレータの足平部の動作に追従した
動作を行うように決定される。従って、この目標並進速
度及び目標回転速度で、前述の如く、ロボットＲの目標
足平位置／姿勢を変化させ、さらにこれに対応させてマ
スター目標足平位置／姿勢を決定することで、オペレー
タの踏み込み側の足平部と、これに対応したロボットＲ
の踏み込み側の足平部７とが同じような形態で動く。

【００９１】そして、ロボットＲの踏み込み側の足平部
７が着床すると、該足平部７が床から受けるロボット側
足平作用力の検出値が、オペレータの足平部が足平架台
２８から受けるマスター側足平作用力の検出値に対して
急増することで、ロボットＲの目標並進速度や目標回転
速度がロボットＲの目標足平位置／姿勢の変化を抑制す
る方向に決定され、これに伴いマスター目標足平位置／
姿勢もその変化が抑制されるように決定される。従っ
て、オペレータの足平部を載せた足平架台２８の動きが
抑制されて、マスター側足平作用力が、ロボット側足平
作用力に対応するように増加し、これによりオペレータ
はロボットＲと同じような着床感覚を認識する。

【００９２】このようにして、ロボットＲの足平部７と
オペレータの足平部とは、互いに同じような足平作用力
を受けるようにして、同じような形態で動くこととな
る。

【００９３】また、上記のような作動に際して、ロボッ
トＲの上体が外力等により傾くと、前記マスター側上体
制御部４２の前述のような制御処理によって、オペレー
タの胴体を固定したマスター装置Ｍの背もたれ部１９が
ロボットＲの上体と同じように傾く。また、このとき、
ロボットＲの上体の傾き側でロボットＲの足平部７の足
平作用力の検出値が増加するため、それに対応するよう
にして、マスター側足平作用力がオペレータの上体の傾
き側に増加するようにマスター目標足平位置／姿勢が決
定される。

【００９４】このため、オペレータは、その足平部が受
けるマスター側足平作用力の変化と、ロボットＲの上体
の傾きに応じたオペレータ自身の上体の傾きとによっ
て、ロボットＲの不安定さを認識し、これに応じて自身
の上体の傾き側の足平部に荷重を加えるように踏ん張る
処置を採る。そして、オペレータがこのような処置を採
ると、これに呼応してロボットＲの脚体３がロボットＲ
の上体の傾き側に踏ん張るように動作し、これによりロ
ボットＲの安定性が保たれる。

【００９５】このように本実施形態のシステムによれ
ば、マスター装置Ｍ側のオペレータが受けるマスター側
足平作用力と、ロボットＲが受けるロボット側足平作用
力とが互いに対応関係になるようにマスター目標足平位
置／姿勢及びロボットＲの目標足平位置／姿勢を決定し
てやることで、オペレータは、自身が受ける足平作用力
によって、ロボットＲの安定性や不安定さを的確に認識
しつつ、ロボットＲの安定性を保つようにロボットＲを
操縦することができる。

【００９６】そして、この場合、マスター側足平作用力
とロボット側足平作用力とをそれぞれ検出して前述の制
御を行うことで、マスター装置Ｍの各マスター足平用ア
クチュエータ３０やロボットＲの各脚用アクチュエータ
５等の慣性力や摩擦力の影響を排除することができ、オ
ペレータはロボットＲが受けるロボット側足平作用力
を、これに対応したマスター側足平作用力によって確実
に認識することができる。

【００９７】また、ロボットＲの上体が外力等により傾
くと、それに呼応するようにしてオペレータの上体も傾
くので、オペレータはロボットＲと一体感をもって、ロ
ボットＲの安定性や不安定さをより的確に認識しつつ、
ロボットＲの適切な操縦をすることができる。

【００９８】さらに、マスター装置Ｍの上体支持機構１
４によりオペレータの上体を支持した状態で、オペレー
タの足平位置／姿勢とロボットＲの足平位置／姿勢との
所要の対応関係を保ちつつ、マスター側足平作用力とロ
ボット側足平作用力とが所要の対応関係になるようにオ
ペレータの上体に対する相対的なマスター目標足平位置
／姿勢と、ロボットＲの上体に対する相対的な目標足平
位置／姿勢を決定するようにしているので、ロボットＲ
を種々様々の床形状の環境下で操縦することができる。
例えば、ロボットＲに階段を昇らせる場合には、オペレ
ータはあたかも下りのエスカレータをその速さと同じ速
さで昇り側に歩行するようにして、足平架台２８に支持
した足平部を動かせばよい。

【００９９】次に、本発明の第２の実施形態を図９及び
図１０並びに、前記図１、図３、図４を参照して説明す
る。尚、本実施形態の説明に際して、前記第１の実施形
態と同一構成部分もしくは同一機能部分については該第
１の実施形態と同一の参照符号を用いて適宜説明を省略
する。

【０１００】本実施形態のシステムでは、ロボットＲは
第１の実施形態と同一構成である（図１参照）。そし
て、マスター装置Ｍは、図９に示すような構成となって
いる。すなわち、このマスター装置Ｍは、前記第１の実
施形態と同一構成の上体支持機構１４及びマスター腕機
構３２を備える一方、第１の実施形態と異なる構成の足
平支持機構５５を具備している。

【０１０１】この足平支持機構５５は、上体支持機構１
４の背もたれ部１９の下端部の両側部からそれぞれ３軸
回転機構５６を介して下方に延設された一対のリンク機
構状のマスター脚機構５７，５７を具備し、この各マス
ター脚機構５７の下端部に、前記第１の実施形態のもの
と同様の６軸力センサ２９を内蔵した足平架台２８が２
軸回転機構５８を介して取着されている。

【０１０２】ここで、上記３軸回転機構５６はロボット
Ｒの股関節部分の脚用アクチュエータ５ａ（図１参照）
に対応するものであり、三つのアクチュエータ５９ａ，
５９ｂ，５９ｃによりそれぞれ前後、左右及び上下方向
の三つの軸心６０ａ，６０ｂ，６０ｃ回りに回転動作が
行われるようになっている。また、２軸回転機構５８は
ロボットＲの足首関節部分の脚用アクチュエータ５ｃ
（図１参照）に対応するものであり、二つのアクチュエ
ータ５９ｄ，５９ｅによりそれぞれ前後及び左右の軸心
６０ｄ，６０ｅ回りに回転動作が行われるようになって
いる。

【０１０３】さらに各マスター脚機構５７の中間部６１
は関節部となっており、該中間部６１には、ロボットＲ
の膝関節部分の脚用アクチュエータ５ｂ（図１参照）に
対応して左右方向の軸心６０ｆ回りの回転動作を行うア
クチュエータ５９ｆが設けられている。

【０１０４】このようなマスター脚機構５７の構成によ
り、その下端部の足平架台２８は、ロボットＲの足平部
７と同様に、前記各アクチュエータ５９ａ〜５９ｆの作
動により６自由度の動作が行われる。以下、前記各アク
チュエータ５９ａ〜５９ｆを説明の便宜上、第１の実施
形態と同様にマスター足平用アクチュエータ３０と総称
する。

【０１０５】以上のように構成された本実施形態のシス
テムにおけるマスター装置Ｍでは、図示しないオペレー
タは、ロボットＲの操縦を行う際には、上体を背もたれ
部１９に当接させてサドル２１に腰掛けると共に、足平
部を足平架台２８に載せる。そして、上体及び足平部を
図示しないベルトによりそれぞれ背もたれ部１９及び足
平架台２８に固定する。

【０１０６】尚、本実施形態では、マスター装置Ｍ及び
ロボットＲの制御システムは第１の実施形態で説明した
もの（図３及び図４参照）と基本的には同一である。こ
の場合、図３を参照して、本実施形態では、前記マスタ
ー脚主制御部４８には、前記目標マスター上体位置／姿
勢決定部４４から目標マスター上体位置／姿勢のデータ
は与えられず、この点でのみ、第１の実施形態の制御シ
ステムと相違し、他のシステム構成は同一である。

【０１０７】次に、本実施形態のシステムの作動を説明
する。

【０１０８】本実施形態では、前記マスター脚主制御部
４８（図３参照）のみの処理が前記第１の実施形態と一
部相違しており、該マスター脚主制御部４８は、図１０
のフローチャートに示す処理を前記所定の制御サイクル
で行う。

【０１０９】すなわち、マスター脚主制御部４８は、ま
ず、前記第１の実施形態と全く同様に、足平架台２８の
６軸力センサ２９による前記マスター側足平作用力の検
出値を前記マスター側上体座標系に変換した後（ＳＴＥ
Ｐ１０−１）、前記脚バイラテラル主制御部４７から与
えられるマスター側上体座標系での今回のマスター目標
足平位置／姿勢から前記マスター足平用アクチュエータ
３０の目標変位を算出する（ＳＴＥＰ１０−２）。この
場合、この算出に際しては、前記第１の実施形態と異な
り、目標マスター上体位置／姿勢は使用しない。すなわ
ち、本実施形態では、オペレータの足平部を支持する足
平支持機構５５が上体支持機構１４の背もたれ部１９に
連結されているため、背もたれ部１９の位置／姿勢に追
従して足平支持機構５５が動く。このため、マスター足
平用アクチュエータ３０の目標変位は、マスター目標足
平位置／姿勢のみによって定まり、該マスター目標足平
位置／姿勢のみからマスター足平用アクチュエータ３０
の目標変位を算出することができる。

【０１１０】その後は、マスター脚主制御部４８は、前
記第１の実施形態と全く同様に、マスター側上体座標系
でのマスター側足平作用力の検出値と、マスター足平用
アクチュエータ３０の目標変位とをそれぞれ脚バイラテ
ラル主制御部４７及びマスター足平用アクチュエータ変
位制御部４９に出力して（ＳＴＥＰ１０−３）、今回の
処理を終了する。

【０１１１】以上説明したマスター脚主制御部４８の制
御処理以外の他の制御処理は前記第１の実施形態と全く
同一である（図５、図７、図８参照）。

【０１１２】このような本実施形態のシステムの作動に
よって、前記第１の実施形態と同様に、オペレータの足
平位置／姿勢とロボットＲの足平位置／姿勢との所要の
対応関係を保ちつつ、マスター装置Ｍ側のオペレータが
受けるマスター側足平作用力と、ロボットＲが受けるロ
ボット側足平作用力とが互いに対応関係になるようにマ
スター目標足平位置／姿勢及びロボットＲの目標足平位
置／姿勢を決定してやることで、オペレータは、自身が
受ける足平作用力によって、ロボットＲの安定性や不安
定さを的確に認識しつつ、ロボットＲの安定性を保つよ
うにロボットＲを操縦することができる。

【０１１３】そして、この場合、マスター側足平作用力
とロボット側足平作用力とをそれぞれ検出して前述の制
御を行うことで、マスター装置Ｍの各マスター足平用ア
クチュエータ３０やロボットＲの各脚用アクチュエータ
５等の慣性力や摩擦力の影響を排除することができ、オ
ペレータはロボットＲが受けるロボット側足平作用力
を、これに対応したマスター側足平作用力によって確実
に認識することができる。

【０１１４】また、ロボットＲの上体が外力等により傾
くと、それに呼応するようにしてオペレータの上体も傾
くので、オペレータはロボットＲと一体感をもって、ロ
ボットＲの安定性や不安定さをより的確に認識しつつ、
ロボットＲの適切な操縦をすることができる。

【０１１５】さらに、マスター装置Ｍの上体支持機構１
４によりオペレータの上体を支持した状態で、マスター
側足平作用力とロボット側足平作用力とが所要の対応関
係になるようにオペレータの上体に対する相対的なマス
ター目標足平位置／姿勢と、ロボットＲの上体に対する
相対的な目標足平位置／姿勢を決定するようにしている
ので、ロボットＲを種々様々の床形状の環境下で操縦す
ることができる。

【０１１６】次に本発明の第３の実施形態を図１１を参
照して説明する。尚、本実施形態の説明に際して、前記
第１又は第２の実施形態と同一構成部分もしくは同一機
能部分については該第１の実施形態と同一の参照符号を
用いる。

【０１１７】本実施形態は、前記第１又は第２の実施形
態のシステムにおいて、例えばロボットＲ（図１参照）
の足首関節部分を前後及び左右方向の軸回りだけでな
く、さらに上下方向の軸回りに回動し得るようにした場
合等、足平部７の自由度を７自由度以上の自由度に設定
した場合に（この場合、ロボットＲの目標足平位置／姿
勢だけでは、脚体３の各アクチュエータの動作量が一義
的に定まらない）、ロボットＲの足平位置／姿勢とマス
ター装置Ｍ側の足平位置／姿勢とをロボット側足平作用
力及びマスター側足平作用力が互いに所要の対応関係に
なるように制御する手法を示すものである。

【０１１８】本実施形態では、脚バイラテラル主制御部
４７により、図１１のフローチャートに示す処理を行
う。

【０１１９】すなわち、まず、前記第１又は第２の実施
形態と同様に、マスター側上体座標系におけるマスター
側足平作用力の検出値とロボット側上体座標系における
ロボット側足平作用力の検出値とからロボット側上体座
標系におけるロボットＲの足平部７の目標並進速度及び
目標回転速度を決定する（ＳＴＥＰ１１−１）。

【０１２０】次いで、ロボットＲの脚体３の前回の目標
関節変位（各関節に備えた各アクチュエータの目標回転
角）から、ロボットＲの上体座標系における目標足平位
置／姿勢（足平部７の３軸方向の各位置成分（座標成
分）及び各軸回りの回転角成分）の微小摂動量（足平位
置／姿勢の微小変化量）に対する脚体３の関節変位の摂
動量を表す、所謂疑似ヤコビアン逆行列を求める（ＳＴ
ＥＰ１１−２）。ここで、疑似ヤコビアン逆行列は、足
平部７の自由度を例えば７自由度とした場合、７行６列
の行列である。

【０１２１】次いで、ＳＴＥＰ１１−１で求めた目標並
進速度及び目標回転速度と、ＳＴＥＰ１１−２で求めた
疑似ヤコビアン逆行列とからロボットＲの脚体３の今回
の目標関節速度（各関節に備えた各アクチュエータの目
標速度）を算出する（ＳＴＥＰ１１−３）。この算出
は、目標並進速度の３軸方向の各成分及び目標回転速度
の３軸回りの各成分を要素とするベクトルに疑似ヤコビ
アン逆行列を乗算することにより行われる。

【０１２２】さらに、ＳＴＥＰ１１−３で求めたロボッ
トＲの脚体３の今回の目標関節速度と脚体３の前回の目
標関節変位とから今回の目標関節変位を求める（ＳＴＥ
Ｐ１１−４）。すなわち、今回の目標関節速度に制御サ
イクル分の時間を乗算した値を、前回の目標関節変位に
加算することで今回の目標関節変位を求める。

【０１２３】次いで、ＳＴＥＰ１１−４で求めたロボッ
トＲの脚体３の目標関節変位から所謂キネマティクス演
算によって、ロボット側上体座標系におけるロボットＲ
の足平部７の目標足平位置／姿勢を求め（ＳＴＥＰ１１
−５）、さらに、前記第１又は第２の実施形態の場合と
同様に、ロボットＲの足平部７の目標足平位置／姿勢に
応じてマスター側上体座標系での今回のマスター目標足
平位置／姿勢を求める（ＳＴＥＰ１１−６）。

【０１２４】その後は、前記ＳＴＥＰ１１−４で求めた
ロボットＲの脚体３の目標関節変位を図示しないメモリ
に記憶した後（ＳＴＥＰ１１−７）、ＳＴＥＰ１１−４
で求めた脚体３の今回の目標関節変位をロボット側制御
ユニット１１に出力すると共に、ＳＴＥＰ１１−６で求
めたマスター側上体座標系でのマスター目標足平位置／
姿勢を前記マスター脚主制御部４８や目標マスター上体
位置／姿勢決定部４４に出力し（ＳＴＥＰ１１−８）、
今回の処理を終了する。

【０１２５】尚、この場合、ロボット側制御ユニット１
１では、与えられた目標関節変位に従って脚体３の各関
節の各アクチュエータを制御する。

【０１２６】このようにして、ロボットＲの脚体３の目
標関節変位を求めると共に、マスター側上体座標系にお
けるマスター目標足平位置／姿勢を求めて、これらに従
ってロボットＲの脚体３の動作とマスター装置Ｍの動作
とを行うことで、ロボットＲの脚体３の自由度が７自由
度以上の場合でも、前記第１又は第２の実施形態と同様
にロボットＲの足平位置／姿勢とマスター装置Ｍ側の足
平位置／姿勢とを互いに所要の対応関係に保ちつつ、ロ
ボット側足平作用力及びマスター側足平作用力が互いに
所要の対応関係になるように制御する。

【０１２７】次に、本発明の第４の実施形態を図１２を
参照して説明する。尚、本実施形態の説明に際して、前
記第１又第２の実施形態と同一構成部分もしくは同一機
能部分については該第１の実施形態と同一の参照符号を
用いる。

【０１２８】前述の各実施形態では、ロボットＲの足平
作用力が変化すると、それが通信装置４１を介してマス
ター側制御ユニット４０に送信されて、該マスター側制
御ユニット４０でロボットＲの目標足平位置／姿勢が変
更され、それを通信装置４１を介してロボット側制御ユ
ニット１１に送信して、ロボットＲの足平位置／姿勢を
制御している。このため、上記の通信による遅れによっ
て、例えばロボットＲの歩行時にその足平部７が着床し
てから床になじむまでに応答遅れを生じやすい。

【０１２９】そこで、本実施形態は、ロボット側制御ユ
ニット１１で所謂コンプライアンス制御を行うことで、
ロボットＲがある程度自律的に自身の足平作用力がマス
ター側足平作用力と所要の対応関係になるようにしたも
のである。

【０１３０】本実施形態ではロボット側制御ユニット１
１に、マスター側制御ユニット４０で求めるマスター側
上体座標系におけるマスター側足平作用力の検出値を逐
次送信するようにしておき、ロボット側制御ユニット１
１のロボット脚主制御部５０において図１２のフローチ
ャートに示す処理を行う。

【０１３１】すなわち、まず、ロボットＲの脚体３の６
軸力センサ６によるロボット側足平作用力の検出値をロ
ボット側上体座標系に変換する（ＳＴＥＰ１２−１）。
次いで、前述の各実施形態でロボットＲの足平部７の目
標並進速度及び目標回転速度を求めた場合に使用した偏
差（ここでは力制御偏差と称する）をマスター側制御ユ
ニット４０から与えられる前記マスター側上体座標系に
おけるマスター側足平作用力の検出値とＳＴＥＰ１２−
１で求めたロボット側上体座標系におけるロボット側足
平作用力の検出値とから求める（ＳＴＥＰ１２−２）。
すなわち、該力制御偏差は、次式（２）により求める。

【０１３２】 力制御偏差＝上体座標系マスター側足平作用力 −力帰還率×上体座標系ロボット側足平作用力……（２） 次いで、この力制御偏差をフィルタ（図示せず）により
なまらせた値にコンプライアンス制御におけるコンプラ
イアンス定数を乗算することにより、ロボット側足平位
置／姿勢の変更量を求める（ＳＴＥＰ１２−３）。詳し
くは、力制御偏差をフィルタ（図示せず）によりなまら
せた値の力成分及びモーメント成分にコンプライアンス
定数を乗算することでそれぞれ足平部７の目標並進速度
及び目標回転速度を決定し、その目標並進速度及び目標
回転速度に制御サイクル分の時間を乗算することで、ロ
ボットＲの足平位置／姿勢の目標変更量を求める。

【０１３３】次いで、マスター側制御ユニット４０から
与えられるロボット側上体座標系におけるロボットＲの
今回の目標足平位置／姿勢にＳＴＥＰ１２−３で求めた
目標変更量を加算することでロボットＲの目標足平位置
／姿勢を修正し（ＳＴＥＰ１２−４）、その修正した目
標足平位置／姿勢からロボットＲの脚用アクチュエータ
５の目標変位を算出する（ＳＴＥＰ１２−５）。そし
て、算出した脚用アクチュエータ５の目標変位をロボッ
ト脚用アクチュエータ変位制御部５１に出力すると共
に、前記ＳＴＥＰ１２−１で求めたロボット側上体座標
系でのロボット側足平作用力の検出値をマスター側制御
ユニット４０に出力して（ＳＴＥＰ１２−６）、今回の
処理を終了する。

【０１３４】尚、ロボット脚用アクチュエータ変位制御
部５１は与えられた目標変位に従って脚用アクチュエー
タ５をフィードバック制御する。

【０１３５】このような制御により、本実施形態では、
ロボット側足平作用力が、ロボットＲ自身の制御ユニッ
ト１１によりマスター側足平作用力／力帰還率を目標値
としてコンプライアンス制御されるので、ロボット側足
平作用力とマスター側足平作用力との所要の対応関係へ
の制御をより的確に行うことができる。

【０１３６】尚、ロボットＲの足平部７の自由度を７自
由度以上とした場合には、上記のようなコンプライアン
ス制御を前記第３の実施形態で説明したヤコビアンを用
いる手法と併用してもよい。

【０１３７】以上説明した各実施形態では、マスター側
足平作用力とロボット側足平作用力とをそれぞれ６軸力
センサ２９及び６により検出するようにしたが、例えば
前記足平支持機構１５に備えた各マスター足平用アクチ
ュエータ３０と、ロボットＲの各脚用アクチュエータ５
との駆動力を検出するセンサを設けて、それらの駆動力
によりマスター側足平作用力やロボット側足平作用力を
検出するようにしてもよい。あるいはマスター装置Ｍの
足平架台２８やロボットＲの足平部７の足底に圧力セン
サをマトリクス状に配置して、それらの圧力センサの出
力によりマスター側足平作用力やロボット側足平作用力
を検出す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の実施形態における脚式移動ロボ
ットの模式的側面図。

【図２】本発明の第１の実施形態におけるマスター装置
の斜視図。

【図３】本発明の第１の実施形態における制御システム
の構成を示すブロック図。

【図４】本発明の第１の実施形態における制御システム
の構成を示すブロック図。

【図５】図３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６】図３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】図３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９】本発明の第２の実施形態におけるマスター装置
の斜視図。

【図１０】本発明の第２の実施形態を説明するためのフ
ローチャート。

【図１１】本発明の第３の実施形態を説明するためのフ
ローチャート。

【図１２】本発明の第４の実施形態を説明するためのフ
ローチャート。

【符号の説明】

Ｒ…ロボット、Ｍ…マスター装置、５…脚部駆動装置、
７…ロボットの足平部、１２…姿勢傾斜状態検出手段、
１４…上体支持機構、１５，５５…足平支持機構、６，
２９…足平作用力検出手段、２３（２３ａ〜２３ｆ）…
上体支持機構駆動装置、３０（３０ａ〜３０ｆ，５９ａ
〜５９ｆ）…足平支持機構駆動装置、４２…マスター側
上体位置／姿勢制御手段、５２…足平位置／姿勢制御手
段。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】脚式移動ロボットをマスタースレーブ方式
   で操縦するためのマスター装置を備えた脚式移動ロボッ
   トの遠隔制御システムにおいて、 前記マスター装置に、少なくともオペレータの足平部を
   可動に支持する足平支持機構と、該足平支持機構を駆動
   する足平支持機構駆動装置と、前記オペレータの上体を
   支持する上体支持機構と、前記足平支持機構に支持され
   た前記オペレータの足平部への作用力を検出するマスタ
   ー側足平作用力検出手段とを設けると共に、 前記脚式移動ロボットに、該ロボットの足平部への床か
   らの作用力を検出するロボット側足平作用力検出手段を
   設け、 前記オペレータの足平部への作用力と前記ロボットの足
   平部への作用力とが互いに所要の対応関係になるように
   前記マスター側足平作用力検出手段及びロボット側足平
   作用力検出手段によりそれぞれ検出された作用力に基づ
   き、前記オペレータの上体に対する足平部の目標位置及
   び／又は姿勢と、前記ロボットの上体に対する足平部の
   目標位置及び／又は姿勢とを決定し、その決定した目標
   位置及び／又は姿勢に従って前記足平支持機構を前記足
   平支持機構駆動装置を介して制御すると共に、前記ロボ
   ットに備えた脚部駆動装置を制御する足平位置／姿勢制
   御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】前記上体支持機構を前記オペレータの上体
   と共に可動に設けると共に、前記マスター装置に、該上
   体支持機構を駆動する上体支持機構駆動装置を設け、 前記脚式移動ロボットに、該ロボットの上体の姿勢傾斜
   状態を検出する姿勢傾斜状態検出手段を設け、 前記ロボットの上体の姿勢傾斜状態に応じた前記オペレ
   ータの上体の姿勢傾斜状態が得られるように前記姿勢傾
   斜状態検出手段により検出されたロボットの上体の姿勢
   傾斜状態に基づき、前記上体支持機構に支持された前記
   オペレータの上体の目標位置及び／又は姿勢を決定し、
   その決定した目標位置及び／又は姿勢に従って前記上体
   支持機構を前記上体支持機構駆動装置を介して制御する
   マスター側上体位置／姿勢制御手段を備えたことを特徴
   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】前記足平位置／姿勢制御手段は、前記マス
   ター側足平作用力検出手段により検出される前記オペレ
   ータの足平部への作用力と前記ロボット側足平作用力検
   出手段により検出される前記ロボットの足平部への作用
   力との相互の前記所要の対応関係からの偏差に応じて逐
   次前記ロボットの足平部の並進速度及び／又は回転速度
   を決定しつつ、該並進速度及び／又は回転速度に基づき
   該ロボットの足平部の目標位置及び／又は姿勢を決定
   し、その決定したロボットの足平部の目標位置及び／又
   は姿勢に対応した前記オペレータの足平部の目標位置及
   び／又は姿勢を決定す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】前記足平位置／姿勢制御手段は、前記マス
   ター側足平作用力検出手段により検出される前記オペレ
   ータの足平部への作用力と前記ロボット側足平作用力検
   出手段により検出される前記ロボットの足平部への作用
   力との相互の前記所要の対応関係からの偏差に応じて逐
   次前記オペレータの足平部の並進速度及び／又は回転速
   度を決定しつつ、該並進速度及び／又は回転速度に基づ
   き該オペレータの足平部の目標位置及び／又は姿勢を決
   定し、その決定したオペレータの足平部の目標位置及び
   ／又は姿勢に対応した前記ロボットの足平部の目標位置
   及び／又は姿勢を決定す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。
5. 【請求項５】前記足平位置／姿勢制御手段は、前記マス
   ター側足平作用力検出手段により検出される前記オペレ
   ータの足平部への作用力と前記ロボット側足平作用力検
   出手段により検出される前記ロボットの足平部への作用
   力との相互の前記所要の対応関係からの偏差に応じて逐
   次前記ロボットの足平部の並進速度及び／又は回転速度
   と前記オペレータの足平部の並進速度及び／又は回転速
   度とを決定しつつ、該ロボットの足平部の並進速度及び
   ／又は回転速度とオペレータの足平部の並進速度及び／
   又は回転速度とに基づきそれぞれ該ロボットの足平部の
   目標位置及び／又は姿勢と該オペレータの足平部の目標
   位置及び／又は姿勢を決定す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。
6. 【請求項６】前記マスター側足平作用力検出手段により
   検出される前記オペレータの足平部への作用力と前記ロ
   ボット側足平作用力検出手段により検出される前記ロボ
   ットの足平部への作用力との相互の前記所要の対応関係
   からの偏差に応じて、両作用力が該所要の対応関係にな
   るようにコンプライアンス制御により前記ロボットの足
   平部の位置及び／又は姿勢を修正する手段を前記ロボッ
   トに備えた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。