JPS62251284A - 多脚機構の協調制御方式 - Google Patents
多脚機構の協調制御方式Info
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- JPS62251284A JPS62251284A JP61092110A JP9211086A JPS62251284A JP S62251284 A JPS62251284 A JP S62251284A JP 61092110 A JP61092110 A JP 61092110A JP 9211086 A JP9211086 A JP 9211086A JP S62251284 A JPS62251284 A JP S62251284A
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- legs
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- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 11
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims abstract description 26
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 4
- 238000012937 correction Methods 0.000 abstract description 2
- 230000015654 memory Effects 0.000 abstract description 2
- 210000001503 joint Anatomy 0.000 abstract 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 210000002683 foot Anatomy 0.000 description 4
- 230000005021 gait Effects 0.000 description 3
- 235000006732 Torreya nucifera Nutrition 0.000 description 2
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- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
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Landscapes
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は多脚により移動を行う機械の歩行制御方式に係
り、特にコンピュータ制御による歩容の制御に好適な多
脚機構の協調制御方式に関する。
り、特にコンピュータ制御による歩容の制御に好適な多
脚機構の協調制御方式に関する。
従来、胴体に対し放射状に脚機構を持った移動機構にお
いては、ザ・インタナショナル・ジャーナル・オブ・ロ
ボテイツクス・リサーチ・ボリューム3.ナンバ2.サ
マー(1984年)第134ページから146ページ(
The I nternationalJ ourna
l of Robotics Re5earch、 v
ol、 3 。
いては、ザ・インタナショナル・ジャーナル・オブ・ロ
ボテイツクス・リサーチ・ボリューム3.ナンバ2.サ
マー(1984年)第134ページから146ページ(
The I nternationalJ ourna
l of Robotics Re5earch、 v
ol、 3 。
N(12Sum+mar (1984)において論じら
れているように、胴体の移動時には、移動体を上方から
見た場合、各々の脚機構の通る軌跡が面状になるように
、水平面内での運動をともなった三次元軌道になるよう
に制御されていた。なお、放射状に脚が配置された移動
機構に関しては、例えば米国特許第4502556号、
第4503924号、第4511011号等が挙げられ
る。
れているように、胴体の移動時には、移動体を上方から
見た場合、各々の脚機構の通る軌跡が面状になるように
、水平面内での運動をともなった三次元軌道になるよう
に制御されていた。なお、放射状に脚が配置された移動
機構に関しては、例えば米国特許第4502556号、
第4503924号、第4511011号等が挙げられ
る。
上記従来例における制御方式においては、3点以上で地
面に接する部分が、移動機械の胴体を含む重心移動を行
う際に、接触点から受ける力の方向の不安定性が生じ、
移動機械の脚や胴体に不必要なねじれや歪が加わってし
まった。また地面と脚の接触点のずれ1脚のひきずり等
を生じ、移動機械の位置決め誤差が大きく、ふみはずし
等による過大な衝撃が構造体に加わるという問題があっ
た。
面に接する部分が、移動機械の胴体を含む重心移動を行
う際に、接触点から受ける力の方向の不安定性が生じ、
移動機械の脚や胴体に不必要なねじれや歪が加わってし
まった。また地面と脚の接触点のずれ1脚のひきずり等
を生じ、移動機械の位置決め誤差が大きく、ふみはずし
等による過大な衝撃が構造体に加わるという問題があっ
た。
本発明の目的は、複数の脚の同時移動における各時刻に
各脚の位置誤差から生じる不要な力を減少させることと
、脚の引きずり1位置ずれ等を減少させるための制御方
式を提供することである。
各脚の位置誤差から生じる不要な力を減少させることと
、脚の引きずり1位置ずれ等を減少させるための制御方
式を提供することである。
上記目的は、歩行移動時に屈伸する脚関節の運動平面を
、複数脚に対して、それぞれの運動平面が平行になるよ
うに制御することにより複雑な力、位置関係を単純化し
て、各関節角間の位置データの関連性を考慮して制御信
号を出力することにより達成される。
、複数脚に対して、それぞれの運動平面が平行になるよ
うに制御することにより複雑な力、位置関係を単純化し
て、各関節角間の位置データの関連性を考慮して制御信
号を出力することにより達成される。
接地する複数の脚の立脚時の胴体移動において各接地脚
が運動する時の関節点と足先の運動軌跡を含む平面の向
きが各脚ともに平行となるように制御する。これによっ
て、各脚の地面に対する主な作用力の方向が同一となる
ため、三次元的な力制御を二次元的な問題として扱うこ
とができ、複数脚の不協調による不具合を解消すること
ができる。
が運動する時の関節点と足先の運動軌跡を含む平面の向
きが各脚ともに平行となるように制御する。これによっ
て、各脚の地面に対する主な作用力の方向が同一となる
ため、三次元的な力制御を二次元的な問題として扱うこ
とができ、複数脚の不協調による不具合を解消すること
ができる。
以下、本発明の一実施例を図面を用いて説明する。第4
図は1本発明の制御方式を適用する多脚機構を示すもの
である。この図において、第1脚1、第2脚2.第3脚
3.・・・・・・第6脚6までの脚は、それぞれ胴体7
に放射状に取り付けられ、各足先の位置を三次元空間内
で任意に設定可能なように関節8,9.10の3自由度
を持っている。
図は1本発明の制御方式を適用する多脚機構を示すもの
である。この図において、第1脚1、第2脚2.第3脚
3.・・・・・・第6脚6までの脚は、それぞれ胴体7
に放射状に取り付けられ、各足先の位置を三次元空間内
で任意に設定可能なように関節8,9.10の3自由度
を持っている。
また、足先が地面に対して密着するように2自由度のユ
ニバーサルジヨイント11によって着地パッドが取り付
けられている。
ニバーサルジヨイント11によって着地パッドが取り付
けられている。
各脚の構造をより詳細に示した図が第3rj!Iである
。この図に従って、1脚の動作を特明する。第1リング
12は、関節8により胴体7に固定される固定治具24
に接続される。この第1リンク12の動作は、胴体7の
上面に対して垂直な軸Z1のまわりに少なくとも120
°以上の動作範囲を持つ。つまり6角形の胴体の中心と
Zl軸が胴体を通る点を結び延長した線を中心として左
右に各60°以上の可動範囲を持ち、脚の取り付けられ
た根本の胴体6角形の頂点を含む2つの辺と脚の方向が
一直線になることが可能な構造となっている。この第1
リンクを回転させる動力は、固定治具24に取り付けら
れたモータ18であり、その回転角度は同軸上に取り付
けられたエンコーダ21によって測定される。第2リン
ク13は、第1リンク12と関節9によって第3図に示
すようにZl軸と直角なZZ軸のまわりにモータ19に
よって回転可能な構造となっている。同じく、第3リン
ク14は、第2リンク13と関節10によって第3図に
示すようにZz軸と平行なZ3軸のまわりにモータ20
によって回転可能な構造になっている。それぞれのリン
ク間の関節角は、エンコーダ22.23によって測定さ
れる。また、第3リンク14の先にはユニバーサルジヨ
イント11により着地パッド15が取り付けられ、第3
リンク14の先がどのような向きで地面に向っていても
着地パッドが接地点に密着するような構造となっている
。
。この図に従って、1脚の動作を特明する。第1リング
12は、関節8により胴体7に固定される固定治具24
に接続される。この第1リンク12の動作は、胴体7の
上面に対して垂直な軸Z1のまわりに少なくとも120
°以上の動作範囲を持つ。つまり6角形の胴体の中心と
Zl軸が胴体を通る点を結び延長した線を中心として左
右に各60°以上の可動範囲を持ち、脚の取り付けられ
た根本の胴体6角形の頂点を含む2つの辺と脚の方向が
一直線になることが可能な構造となっている。この第1
リンクを回転させる動力は、固定治具24に取り付けら
れたモータ18であり、その回転角度は同軸上に取り付
けられたエンコーダ21によって測定される。第2リン
ク13は、第1リンク12と関節9によって第3図に示
すようにZl軸と直角なZZ軸のまわりにモータ19に
よって回転可能な構造となっている。同じく、第3リン
ク14は、第2リンク13と関節10によって第3図に
示すようにZz軸と平行なZ3軸のまわりにモータ20
によって回転可能な構造になっている。それぞれのリン
ク間の関節角は、エンコーダ22.23によって測定さ
れる。また、第3リンク14の先にはユニバーサルジヨ
イント11により着地パッド15が取り付けられ、第3
リンク14の先がどのような向きで地面に向っていても
着地パッドが接地点に密着するような構造となっている
。
次に第1図を用いて本発明における歩行制御方式の動作
アルゴリスムについて説明する。第1図は胴体移動時の
立脚の変化を示している。第1図(a−1)に示される
移動体を上方から見た図において、第4脚4の胴体7へ
の付は根から第1#1の胴体7への付は根を結んだ方向
に移動する場合を考える。初めの状態は、第2図(a−
1)に示すように6本の脚が放射状に配置された足元に
0印で示した第1脚1.第3脚3.第5脚5が接地し、
第2脚2.第4脚4.第6脚6の先端が空中に浮き上っ
た遊脚となって静止している。この体勢から、まず第2
.4.6の遊脚の向きが次に移動体の進む方向に向くよ
うに各脚の第1関節8を回転させて、第2.4.6脚の
3本の脚がほぼ合同な形となるように第2関節13.第
3関節14を調整して、第1図(a −2)に示すよう
な位置に制御した後、第2.4.6脚を接地させる。
アルゴリスムについて説明する。第1図は胴体移動時の
立脚の変化を示している。第1図(a−1)に示される
移動体を上方から見た図において、第4脚4の胴体7へ
の付は根から第1#1の胴体7への付は根を結んだ方向
に移動する場合を考える。初めの状態は、第2図(a−
1)に示すように6本の脚が放射状に配置された足元に
0印で示した第1脚1.第3脚3.第5脚5が接地し、
第2脚2.第4脚4.第6脚6の先端が空中に浮き上っ
た遊脚となって静止している。この体勢から、まず第2
.4.6の遊脚の向きが次に移動体の進む方向に向くよ
うに各脚の第1関節8を回転させて、第2.4.6脚の
3本の脚がほぼ合同な形となるように第2関節13.第
3関節14を調整して、第1図(a −2)に示すよう
な位置に制御した後、第2.4.6脚を接地させる。
その後第1,3.5脚を同様に進行方向に回転させ、第
1図(a −2)に示すような位置で接地させる6次に
第2.4.6脚を空中に上げる。これで移動体の脚は第
1図(a−1)t (a−2)に示すような体勢を取
ることができる。
1図(a −2)に示すような位置で接地させる6次に
第2.4.6脚を空中に上げる。これで移動体の脚は第
1図(a−1)t (a−2)に示すような体勢を取
ることができる。
このような各脚の向きが進行方向に向いた体勢を取った
後に、胴体7が水平に移動するように。
後に、胴体7が水平に移動するように。
第1.3.5脚の第2,3関節9,10を制御して、第
1図(b−1)、(b−2)に示す体勢に移行して胴体
の移動を行う。次に遊脚16(第2゜4.6脚)を接地
させ、第1.3.5脚を先はどの第2.4.6脚と合同
な形として遊脚とする。
1図(b−1)、(b−2)に示す体勢に移行して胴体
の移動を行う。次に遊脚16(第2゜4.6脚)を接地
させ、第1.3.5脚を先はどの第2.4.6脚と合同
な形として遊脚とする。
そして第2.4.6脚を立脚として胴体の移動を行う、
これを繰り返して望みの方向への移動を実行する。
これを繰り返して望みの方向への移動を実行する。
第2図は、各脚を放射状に保ったまま胴体の移動を行っ
た場合を示す。この場合も第1.3.5脚を立脚17と
しているが、胴体の移動とともに第3,5脚の第1関節
8の角度が変化している。
た場合を示す。この場合も第1.3.5脚を立脚17と
しているが、胴体の移動とともに第3,5脚の第1関節
8の角度が変化している。
つまり第3,5脚に関しては、脚の位置制御が3次元的
に変化することになる。
に変化することになる。
これに対して、本発明における制御方式である第1図の
移動方式では、各脚の第1関節8を移動開始前に移動体
の進行方向と一致させ、移動時には、各立脚17の第2
.第3rJR節8,9を制御するだけで歩行が可能であ
る。そのため第1関節の制御の計算、各関節間に働く進
行方向に羞直かつ水平面方向の相互作用による制御補正
等を計算しなくても歩行が可能となり制御系に使用する
計算機の負担を軽減させることが可能である。また、各
脚を二次元平面内で運動させるため、放射状のまま移動
させる場合にくらべ、各関節の制御誤差によって生じる
脚や胴体のきしみ、応力集中、歪。
移動方式では、各脚の第1関節8を移動開始前に移動体
の進行方向と一致させ、移動時には、各立脚17の第2
.第3rJR節8,9を制御するだけで歩行が可能であ
る。そのため第1関節の制御の計算、各関節間に働く進
行方向に羞直かつ水平面方向の相互作用による制御補正
等を計算しなくても歩行が可能となり制御系に使用する
計算機の負担を軽減させることが可能である。また、各
脚を二次元平面内で運動させるため、放射状のまま移動
させる場合にくらべ、各関節の制御誤差によって生じる
脚や胴体のきしみ、応力集中、歪。
ねじれを少なくシ、それらから生じる立脚の引きずり現
象を少なくすることができる。
象を少なくすることができる。
前記実施例においては、正6角形の胴体に等間隔に脚が
配置された移動機構の場合について述べたが、胴体の形
にはとられれず、脚数は2本以上の場合に対して進行方
向に2本以上の脚の向きを一致させて歩行することによ
り、前記実施例における効果が得られることは、明らか
である。
配置された移動機構の場合について述べたが、胴体の形
にはとられれず、脚数は2本以上の場合に対して進行方
向に2本以上の脚の向きを一致させて歩行することによ
り、前記実施例における効果が得られることは、明らか
である。
本発明によれば、各脚の運動を移動体の進行方向に平行
な平面内に限定できるため、各関節を動かすアクチュエ
ータへの位置、速度指令値を出すための計算を簡単にし
計算時間、メモリの容量を減らすことができる効果があ
る。また、3次元的な脚運動において制御誤差によって
各脚、各関節間に生じるきしみ、応力集中、歪、ねじれ
を、2次元内の問題におけるものにでき、構造材の長寿
命化、アクチュエータへの過負荷の減少による制御系の
保全の効果がある。また、歩行時に制御誤差によって生
じる立脚のずれを減少させることができ、移動方向の安
定化、移動距離精度の向上をはかる効果が得られる。
な平面内に限定できるため、各関節を動かすアクチュエ
ータへの位置、速度指令値を出すための計算を簡単にし
計算時間、メモリの容量を減らすことができる効果があ
る。また、3次元的な脚運動において制御誤差によって
各脚、各関節間に生じるきしみ、応力集中、歪、ねじれ
を、2次元内の問題におけるものにでき、構造材の長寿
命化、アクチュエータへの過負荷の減少による制御系の
保全の効果がある。また、歩行時に制御誤差によって生
じる立脚のずれを減少させることができ、移動方向の安
定化、移動距離精度の向上をはかる効果が得られる。
第1図は本発明の多脚機構の協調制御方式を用いてなる
一実施例の歩行制御による動作説明図、第2図は同じく
、脚を放射状に配置したままの歩容説明図、第3図は同
じく一脚の構造図、第4図は同じく移動体の移動機構全
体図である。 1・・・第1脚、2・・・第2脚、3・・・第3脚、4
・・・第4脚、5・・・第5脚、6・・・第6脚、7・
・・胴体、8・・・第1関節、9・・・第2関節、10
・・・第3関節、16・・・6祁丁べ、 遊脚、17・・・立脚。 (
・ 。1、代理人 弁、オ 7、川勝鼻3−′″ 茅3 目 茅4 固 J・・#3獅 ≦・#!脚
一実施例の歩行制御による動作説明図、第2図は同じく
、脚を放射状に配置したままの歩容説明図、第3図は同
じく一脚の構造図、第4図は同じく移動体の移動機構全
体図である。 1・・・第1脚、2・・・第2脚、3・・・第3脚、4
・・・第4脚、5・・・第5脚、6・・・第6脚、7・
・・胴体、8・・・第1関節、9・・・第2関節、10
・・・第3関節、16・・・6祁丁べ、 遊脚、17・・・立脚。 (
・ 。1、代理人 弁、オ 7、川勝鼻3−′″ 茅3 目 茅4 固 J・・#3獅 ≦・#!脚
Claims (1)
- 1、胴体のまわりに、それを支えるために放射状に配置
された複数の脚を持ち、各々の一脚は進行方向に平行な
平面内で運動させることのできる関節構成を持ち、かつ
少なくとも二つ以上の脚を同一進行方向に対して平行な
平面内で各々運動させることができるような向きに設定
できるような構成を持つ多脚移動機構の制御方式におい
て、移動時に接地する二つ以上の脚を立脚として胴体の
重心を三次元空間内で移動させる際に、前記二つ以上の
立脚となる脚を、進行方向に対して平行な平面内で運動
できるような向きに設定した後に、各立脚の運動する平
面が互いに平行になるように制御することで胴体の重心
を移動させるように制御することを特徴とする多脚機構
の協調制御方式。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61092110A JPS62251284A (ja) | 1986-04-23 | 1986-04-23 | 多脚機構の協調制御方式 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61092110A JPS62251284A (ja) | 1986-04-23 | 1986-04-23 | 多脚機構の協調制御方式 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62251284A true JPS62251284A (ja) | 1987-11-02 |
Family
ID=14045290
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61092110A Pending JPS62251284A (ja) | 1986-04-23 | 1986-04-23 | 多脚機構の協調制御方式 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS62251284A (ja) |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02180571A (ja) * | 1988-12-29 | 1990-07-13 | Toshiba Corp | 歩行ロボット |
US5005658A (en) * | 1988-12-22 | 1991-04-09 | Carnegie-Mellon University | Orthogonal legged walking robot |
US5040626A (en) * | 1986-02-12 | 1991-08-20 | Nathaniel A. Hardin | Walking robots having double acting fluid driven twistor pairs as combined joints and motors and method of locomotion |
US5121805A (en) * | 1989-03-21 | 1992-06-16 | Portsmouth Technology Consultants Limited | Robot devices |
US5127484A (en) * | 1988-12-22 | 1992-07-07 | Carnegie-Mellon University | Orthogonal legged walking robot |
US5219410A (en) * | 1989-10-20 | 1993-06-15 | Commissariat A L'energie Atomique | Device for transmitting movement between a solid and a member, in particular for a robot able to be moved on legs |
US5842533A (en) * | 1994-12-02 | 1998-12-01 | Agency Of Industrial Science And Technology, Ministry Of International Trade And Industry | Multi-legged walking apparatus |
US8657042B2 (en) | 2010-10-04 | 2014-02-25 | China Industries Limited | Walking machine |
CN111483533A (zh) * | 2020-06-16 | 2020-08-04 | 山东大学 | 一种可变构型的全向移动仿生四足机器人 |
-
1986
- 1986-04-23 JP JP61092110A patent/JPS62251284A/ja active Pending
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5040626A (en) * | 1986-02-12 | 1991-08-20 | Nathaniel A. Hardin | Walking robots having double acting fluid driven twistor pairs as combined joints and motors and method of locomotion |
US5005658A (en) * | 1988-12-22 | 1991-04-09 | Carnegie-Mellon University | Orthogonal legged walking robot |
US5127484A (en) * | 1988-12-22 | 1992-07-07 | Carnegie-Mellon University | Orthogonal legged walking robot |
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CN111483533A (zh) * | 2020-06-16 | 2020-08-04 | 山东大学 | 一种可变构型的全向移动仿生四足机器人 |
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