KR100608983B1 - 보행식 이동 장치 및 그 보행 제어 장치 및 보행 제어방법 - Google Patents

보행식 이동 장치 및 그 보행 제어 장치 및 보행 제어방법 Download PDF

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KR100608983B1
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도꾸리쯔교세이호징 가가꾸 기쥬쯔 신꼬 기꼬
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Abstract

걸음걸이 데이터에 따라 각 레그부(13L, 13R)의 각 관절부(15L, 15R 내지 20L, 20R)의 구동 수단을 구동 제어하는 보행 제어 장치(30)가 각 발부(14L, 14R)에서의 발바닥에 가해지는 힘을 검출하는 힘 센서(23L, 23R)와, 힘 센서에 의해 검출한 힘 중에서 수평바닥 반력에 따라 걸음걸이 생성부(24)부터의 걸음걸이 데이터를 수정하는 보상부(32)를 포함하고, 각각의 힘 센서부(23L, 23R)가 각 발부(14L, 14R)의 복수로 분할된 발바닥의 각 부분에 설치된 3축 힘 센서(36a∼36d)로 이루어지고, 각 발바닥의 단부 에지에 인접하는 영역에 구비된 힘 센서에 의해 접촉 검지부(32b)가 발쪽 면의 접촉을 검지하고, 보상부(32)가 발쪽 면의 접촉을 참조하면서 걸음걸이 생성부(24)로부터의 걸음걸이 데이터를 수정하여, 이것에 의해 장애물 등의 물체에 대한 발쪽 면의 접촉을 검지하여, 보행 안정성을 실현한다.
걸음걸이, 레그, 발, 보상, 센서, 접촉, 보행

Description

보행식 이동 장치 및 그 보행 제어 장치 및 보행 제어 방법 {WALKING TYPE MOVING DEVICE AND WALKING CONTROL DEVICE THEREFOR AND WALKING CONTROL METHOD}
본 발명은 보행식 이동 장치에 관한 것으로, 발쪽 면의 접촉을 검출할 수 있도록 한 보행 제어에 관한 것이다.
종래, 소위 2각 보행식 로봇은 미리 설정된 보행 패턴(이하, 걸음걸이라고 함) 데이터를 생성하여, 이 걸음걸이 데이터에 따라서 보행 제어를 하여, 소정의 보행 패턴으로 레그부를 동작시킴으로써 2각 보행을 실현하도록 하고 있다.
그런데, 이러한 2각 보행식 로봇은 예를 들면 노면 상황, 로봇 자체의 물리적 파라미터의 오차 등에 의해 보행 시의 자세가 불안정하게 되기 쉽고, 경우에 따라서는 전도되어 버린다. 이에 대하여, 걸음걸이 데이터를 미리 설정하지 않고서, 실시간으로 로봇의 보행 상태를 인식하면서 보행 제어를 하도록 하면, 보행 시의 자세를 안정시켜 보행을 행하게 하는 것도 가능하지만, 이러한 경우에도, 예기하지 않은 노면 상황 등이 발생한 경우에는 보행 자세가 무너져 로봇이 전도되어 버리게 된다.
이로 인하여, 보행 제어에 의해서 로봇의 발바닥에서의 바닥 반력과 중력의 합성모멘트가 제로가 되는 점(이하, ZMP(Zero Moment Point)라고 함)을 목표치에 수렴시키는, 소위 ZMP 보상을 해야 한다. 이러한 ZMP 보상을 위한 제어 방법으로는 예를 들면, 일본 특개평5-305583호 공보에 나타낸 바와 같이, 컴플라이언스 제어를 이용하여 ZMP를 목표치에 수렴시키고, 로봇의 상체를 가속시켜 수정하는 방법이나, 로봇의 발의 접지 장소를 수정하는 제어 방법이 알려져 있다.
그런데, 이러한 제어 방법에서는 ZMP 규범에 의해 로봇의 안정화를 도모하도록 하고 있어, 이 ZMP 규범에서는 수평바닥 반력을 측정하는 것이 전제 조건으로 되어 있다. 이로 인하여, 종래의 2각 보행식 로봇에서는 발바닥에 힘 센서를 구비하고 있고, 이 힘 센서에 의해 발바닥에서의 수평바닥 반력을 측정하도록 하고 있다.
그러나, 이러한 구성의 2각 보행식 로봇에서는 전술한 바와 같이, 발바닥에 설치된 힘 센서는 수평바닥 반력을 측정하는 것만으로, 예를 들면 2각 보행식 로봇의 보행동작 중에, 발부를 이동시켰을 때, 발부의 측면이 장애물에 닿은 경우, 2각 보행식 로봇은 이러한 장애물에의 발쪽 면의 접촉을 인식할 수 없고, 보행을 계속하려고 경우에 따라서는 전도되어 버리는 경우가 있었다.
본 발명은 이상의 점을 감안하여, 장애물 등의 물체에 대한 발쪽 면의 접촉을 검지하여, 보행 안정성이 실현되도록 한 보행식 이동 장치와, 그 보행 제어 장치 및 보행 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
상기 목적은, 본 발명의 제1 구성에 의하면, 본체와, 본체의 하부 양측에서 2축 방향으로 요동 가능하게 장착된 중간에 무릎부를 가지는 복수 개의 레그부와, 각 레그부의 하단에 2축 방향으로 요동 가능하게 장착된 발부와, 각 레그부, 무릎부 및 발부를 요동시키는 구동 수단과, 요구 동작에 대응하여, 목표 각도궤도, 목표 각속도, 목표 각가속도를 포함하는 걸음걸이 데이터를 생성하는 걸음걸이 생성부와, 이 걸음걸이 데이터에 따라 상기 구동 수단을 구동 제어하는 보행 제어 장치를 구비하고 있고, 상기 보행 제어 장치가 각 발부에서의 발바닥에 가해지는 힘을 검출하는 힘 센서와, 상기 힘 센서에 의해 검출된 힘 중에서 수평바닥 반력에 따라 걸음걸이 생성부에서의 걸음걸이 데이터를 수정하는 보상부를 포함하고 있는 2각 보행식 이동 장치로서, 상기 힘 센서가 각 발부의 발바닥의 복수로 분할된 영역에 각각 구비되어 있어, 각 발바닥의 단부 에지에 인접하는 영역에 구비된 힘 센서가 각각 발쪽 면의 접촉을 검지하는 동시에, 상기 보상부가 발쪽 면의 접촉을 참조하면서 걸음걸이 생성부에서의 걸음걸이 데이터를 수정하는 것을 특징으로 하는 보행식 이동 장치에 의해 달성된다.
바람직하게는, 상기 힘 센서는 3축 힘 센서로서, 상기 각 발바닥의 단부 에지에 인접하는 영역에서, 대응하는 힘 센서의 검출부재로서의 바닥 외측 에지의 최소한 일부가 상기 힘 센서를 중심으로 하는 원호면을 형성하고 있다.
본 발명에 의한 보행식 이동 장치는, 바람직하게는 상기 힘 센서가 3축 힘 센서로서, 상기 보상부는 각 힘 센서로부터의 검출 신호에 따라 6축 방향의 힘을 연산하는 6축 힘 산출부와, 힘 성분의 분해에 의해 발쪽 면의 접촉을 검출하는 접촉 검지부를 구비하고 있다. 상기 접촉 검지부는 바람직하게는 각 힘 센서로부터의 검출 신호가 바닥면으로부터의 힘에 의한 것인지 바닥면 상의 물체와의 접촉에 의한 것인지를 판단하여, 어느 힘 센서가 발쪽 면의 접촉을 검출했는 가의 플래그 정보를 보상부에 출력한다.
또, 상기 목적은, 본 발명의 제2의 구성에 의하면, 본체와, 본체의 하부 양측에서 2축 방향으로 요동 가능하게 장착된 중간에 무릎 부분을 가지는 복수 개의 레그부와, 각 레그부의 하단에 2축 방향으로 요동 가능하게 장착된 발부와, 각 레그부, 무릎부 및 발부를 요동시키는 구동 수단으로 이루어지는 보행식 이동 장치에 관해서, 요구 동작에 대응하여 걸음걸이 생성부에 의해 생성되는 목표 각도궤도, 목표 각속도, 목표 각가속도를 포함하는 걸음걸이 데이터에 따라 상기 구동 수단을 구동 제어하는 동시에, 각 발부에서의 발바닥에 가해지는 힘을 검출하는 힘 센서와, 상기 힘 센서에 의해 검출된 힘 중에서 수평바닥 반력에 따라 걸음걸이 생성부에서의 걸음걸이 데이터를 수정하는 보상부를 포함하고 있는 보행식 이동 장치의 보행 제어 장치로서, 상기 힘 센서가 각 발부의 발바닥의 복수로 분할된 영역에 각각 구비되어 있어, 각 발바닥의 단부 에지에 인접하는 영역에 구비된 힘 센서가 각각 발쪽 면의 접촉을 검지하는 동시에, 상기 보상부가 발쪽 면의 접촉을 참조하면서 걸음걸이 생성부에서의 걸음걸이 데이터를 수정하는 것을 특징으로 하는 보행식 이동 장치의 보행 제어 장치에 의해 달성된다.
바람직하게는, 상기 힘 센서는 3축 힘 센서로서, 상기 각 발바닥의 단부 에지에 인접하는 영역에서, 대응하는 힘 센서의 검출부재로서의 바닥 외측 에지의 최소한 일부가 상기 힘 센서를 중심으로 하는 원호면을 형성하고 있다.
본 발명에 의한 보행식 이동 장치의 보행 제어 장치는, 바람직하게는 상기 힘 센서가 3축 힘 센서로서, 상기 보상부가 각 힘 센서로부터의 검출 신호에 따라 6축 방향의 힘을 연산하는 6축 힘 산출부와, 힘 성분의 분해에 의해 발쪽 면의 접촉을 검출하는 접촉 검지부를 구비하고 있다. 상기 접촉 검지부는, 바람직하게는 각 힘 센서로부터의 검출 신호가 바닥면으로부터의 힘에 의한 것인지 바닥면 상의 물체와의 접촉에 의한 것인지를 판단하여, 어느 힘 센서가 발쪽 면의 접촉을 검출했는 가의 플래그 정보를 보상부에 출력한다.
또한, 상기 목적은 본 발명의 제3 구성에 의하면, 본체와, 본체의 하부 양측에서 2축 방향으로 요동 가능하게 장착된 중간에 무릎 부분을 가지는 복수 개의 레그부와, 각 레그부의 하단에 2축 방향으로 요동 가능하게 장착된 발부와, 각 레그부, 무릎부 및 발부를 요동시키는 구동 수단으로 이루어지는 보행식 이동 장치에 관해서, 요구 동작에 대응하여 걸음걸이 생성부에 의해 생성되는 목표 각도궤도, 목표 각속도, 목표 각가속도를 포함하는 걸음걸이 데이터에 따라 상기 구동 수단을 구동 제어하는 동시에, 각 발부에서의 발바닥에 가해지는 힘을 힘 센서에 의해 검출하여, 상기 힘 센서에 의해 검출되는 힘 중에서 수평바닥 반력에 따라, 보상부에 의해 걸음걸이 생성부에서의 걸음걸이 데이터를 수정하는 보행식 이동 장치의 보행 제어 방법으로서, 각 발부의 발바닥의 복수로 분할된 영역에서 각각 힘 센서에 의해 힘을 검출하는 제1 단계와, 각 힘 센서 중에서 발바닥의 단부 에지에 인접하는 영역에 구비된 힘 센서로부터의 검출 신호에 의해, 각각 발쪽 면의 접촉을 검지하는 제2 단계와, 상기 보상부가 발쪽 면의 접촉을 참조하면서 걸음걸이 생성부에서의 걸음걸이 데이터를 수정하는 제3 단계를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 보 행식 이동 장치의 보행 제어 방법에 의해 달성된다.
바람직하게는, 상기 힘 센서는 3축 힘 센서로서, 상기 각 발바닥의 단부 에지에 인접하는 영역에서, 대응하는 힘 센서의 검출부재로서의 바닥 외측 에지의 최소한 일부가 상기 힘 센서를 중심으로 하는 원호면을 형성하고 있다. 본 발명에 의한 보행식 이동 장치의 보행 제어 방법은, 바람직하게는 상기 힘 센서가 3축 힘 센서로서, 상기 보상부가 각 힘 센서로부터의 검출 신호에 따라, 6축 방향의 힘을 연산하는 6축 힘 산출부와 힘 성분의 분해에 의해 발쪽 면의 접촉을 검출하는 접촉 검지부를 구비하고 있다. 상기 접촉 검지부는, 바람직하게는 각 힘 센서로부터의 검출 신호가 바닥면으로부터의 힘에 의한 것인지 바닥면 상의 물체와의 접촉에 의한 것인지를 판단하여, 어느 힘 센서가 발쪽 면의 접촉을 검출했는 가의 플래그 정보를 보상부에 출력한다.
상기 구성에 의하면, 각 발부의 발바닥의 복수로 분할된 영역에 각각 설치된 힘 센서에 의해 검출한 수평바닥 반력에 따라, 보상부에 의해 걸음걸이 생성부에서의 걸음걸이 데이터를 수정하여 구동 수단을 구동 제어한다. 이 때, 보상부는 상기 힘 센서 중에서 각 발바닥의 단부 에지에 인접하는 영역에 구비된 힘 센서에 의해 검지된 발쪽 면의 접촉을 참조하면서 걸음걸이 데이터의 수정을 한다. 따라서, 로봇의 각 발부가 보행동작 중에, 발쪽 면이 물체에 접촉했을 때에는 발쪽 면의 접촉을 힘 센서에 의해 검지하고, 이 발쪽 면의 접촉을 참조하면서 발바닥의 바닥면과의 마찰력에 의해서 생기는 수평바닥 반력에 따라 걸음걸이 데이터를 수정하여, 본체, 바람직하게는 로봇의 상체의 안정화가 도모된다. 따라서, 로봇의 각 발부가 예를 들면 바닥면 상에 있는 장애물이나 단차 등에 접촉했을 때라도, 발쪽 면의 접촉을 검지하여 걸음걸이 데이터를 수정함으로써, 로봇의 안정성을 확보할 수 있어, 전도되는 일이 없도록 확실하게 보행 제어를 하는 것이 가능하다.
상기 각 분할부에 각각 구비된 힘 센서는 3축 힘 센서로서, 상기 각 발바닥의 단부 에지에 인접하는 영역에서, 대응하는 힘 센서의 검출부재로서의 바닥 외측 에지의 최소한 일부가 상기 힘 센서를 중심으로 하는 원호면을 형성하고 있는 경우에는, 이들 영역의 외측 에지의 원호면의 부분에 물체가 접촉했을 때, 접촉점과 힘 센서의 거리가 항상 동등하기 때문에, 힘 센서의 검출 신호에 따라 접촉력을 계산할 때의 계산이 간략화되어, 검출 시간을 단축할 수 있다. 또, 상기 보상부가 각 힘 센서로부터의 검출 신호에 따라, 6축 방향의 힘을 연산하는 6축 힘 산출부와 힘 성분의 분해에 의해 발쪽 면의 접촉을 검출하는 접촉 검지부를 구비하고 있는 경우에는 6축 힘 산출부에 의해, 최소한 2개의 3축 힘 센서에 의해 6축 방향의 힘을 연산할 수 있기 때문에, 각 분할부에는 각각 저가인 3축 힘 센서를 구비함으로써, 6축 힘 센서와 같이 6축 방향의 힘을 검출할 수 있는 동시에, 비용을 저감시킬 수 있다. 또, 접촉 검지부에서 힘 성분을 분해하여, 힘 센서의 구성에 따라 어느 힘 센서가 발쪽 면의 접촉을 검지하고 있는 가를 판별함으로써, 발쪽 면의 접촉을 검지할 수 있다.
상기 접촉 검지부가 각 힘 센서로부터의 검출 신호가 바닥면으로부터의 힘에 의한 것인지 바닥면 상의 물체와의 접촉에 의한 것인지를 판단하여, 어느 힘 센서가 발쪽 면의 접촉을 검출했는 가의 플래그 정보를 보상부에 출력하는 경우에는 보 상부는 이 플래그 정보에 따라, 어느 힘 센서가 발쪽 면의 접촉을 검지했는 가를 참조하면서, 걸음걸이 생성부에서의 걸음걸이 데이터의 수정을 할 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 2각 보행식 로봇의 일 실시예의 기계적 구성을 나타내는 개략도이다.
도 2는 도 1의 2각 보행식 로봇의 전기적 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 도 1의 2각 보행식 로봇의 보행 제어 장치에서의 보상부의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 4는 도 1의 2각 보행식 로봇의 각 발부의 발바닥에 설치된 힘 센서의 구성을 나타내는 것으로, (A)는 평면도, (B)는 단면도이다.
도 5(A∼C)는 각각 도 4의 각 3축 힘 센서와 힘 계측의 기점의 배치를 나타내는 그래프이다.
도 6은 도 1의 2각 보행식 로봇의 보행 제어동작을 나타내는 플로차트이다.
도 7은 도 1의 2각 보행식 로봇의 접촉 검지동작을 나타내는 플로차트이다.
도 8(A∼C)은 각각 도 1의 2각 보행식 로봇에서의 힘 센서에 의한 발쪽 면의 접촉 검지의 상태를 나타내는 개략도이다.
도 9(A, B)는 도 4에 나타낸 힘 센서의 변형예를 나타내는 평면도이다.
본 발명은 이하의 상세한 발명 및 본 발명의 몇 개의 실시예를 나타내는 첨부 도면에 따라, 보다 잘 이해될 것이다. 또, 첨부 도면에 나타내는 여러 가지 실 시예는 본 발명을 특정 또는 한정하는 것을 의도하는 것이 아니고, 단순히 본 발명의 설명 및 이해를 용이하게 하기 위해서일 뿐이다.
이하, 도면에 나타낸 실시예에 따라, 본 발명을 상세하게 설명한다.
도 1 내지 도 2는 본 발명에 의한 보행식 이동 장치를 적용한 2각 보행식 로봇의 일 실시예의 구성을 나타내고 있다.
도 1에 있어서, 2각 보행식 로봇(10)은 본체인 상체(11)와, 상체(11)의 하부양측에 장착된 중간에 무릎부(12L, 12R)를 구비한 2개의 레그부(13L, 13R)와, 각각의 레그부(13L, 13R)의 하단에 장착된 발부(14L, 14R)를 포함하고 있다.
여기에서, 상기 레그부(13L, 13R)는 각각 6개의 관절부, 즉 상방으로부터 순차로, 상체(11)에 대한 허리의 레그부 선회용(z축 주위)의 관절부(15L, 15R), 허리의 롤 방향(x축 주위)의 관절부(16L, 16R), 허리의 피치 방향(y축 주위)의 관절부(17L, 17R), 무릎부(12L, 12R)의 피치 방향의 관절부(18L, 18R), 발부(14L, 14R)에 대한 발목부의 피치 방향의 관절부(19L, 19R), 발목부의 롤 방향의 관절부(20L, 20R)를 구비하고 있다. 또, 각 관절부(15L, 15R 내지 20L, 20R)는 각각 관절구동용 모터에 의해 구성되어 있다.
이와 같이 하여, 허리관절은 상기 관절부(15L, 15R, 16L, 16R, 17L, 17R)로 구성되고, 또한 발관절은 관절부(19L, 19R, 20L, 20R)로 구성되는 것이 된다. 또한, 허리관절과 무릎관절 사이는 대퇴 링크(21L, 21R)에 의해 연결되어 있고, 또한 무릎관절과 발관절 사이는 하퇴 링크(22L, 22R)에 의해 연결되어 있다.
이에 따라, 2각 보행식 로봇(10)의 좌우 양측의 레그부(13L, 13R) 및 발부 (14L, 14R)에는 각각 6자유도가 부여되고, 보행 중에 이들 12개의 관절부를 각각 구동모터로써 적절한 각도로 구동 제어함으로써, 레그부(13L, 13R), 발부(14L, 14R) 전체에 원하는 동작을 부여하여, 임의로 3차원 공간을 보행할 수 있다.
또한, 상기 발부(14L, 14R)는 발바닥(하면)에, 힘 센서부(23L, 23R)를 구비하고 있다. 이 힘 센서부(23L, 23R)는 후술하는 바와 같이, 각각 각 발부(14L, 14R)에서의 힘, 특히 수평바닥 반력 F를 검출하도록 되어 있다. 또, 상기 상체(11)는 도시한 경우, 단순히 상자형으로 나타내고 있지만, 실제로는 두부나 양손을 구비하고 있을 수도 있다.
도 2는 도 1에 나타낸 2각 보행식 로봇(10)의 전기적 구성을 나타내고 있다. 도 2에 있어서, 2각 보행식 로봇(10)은 요구 동작에 대응하여 걸음걸이 데이터를 생성하는 걸음걸이 생성부(24)와, 이 걸음걸이 데이터에 따라, 구동 수단, 즉 상술한 각 관절부 즉 관절구동용 모터(15L, 15R 내지 20L, 20R)를 구동 제어하는 보행 제어 장치(30)를 구비하고 있다. 또, 2각 보행식 로봇(10)의 좌표계로서, 전후 방향을 x방향(전방+), 횡 방향을 y방향(내측+), 그리고 상하 방향을 z방향(상방+)으로 하는 xyz 좌표계를 사용한다.
상기 걸음걸이 생성부(24)는 외부로부터 입력되는 요구 동작에 대응하여, 2각 보행식 로봇(10)의 보행에 필요한 각 관절부(15L, 15R 내지 20L, 20R)의 목표 각도궤도, 목표 각속도, 목표 각가속도를 포함하는 걸음걸이 데이터를 생성한다. 상기 보행 제어 장치(30)는 각도계측 유닛(31)과, 보상부(32)와, 제어부(33)와, 모터제어 유닛(34)으로 구성되어 있다.
상기 각도계측 유닛(31)은 각 관절부(15L, 15R 내지 20L, 20R)의 관절구동용 모터에 구비된, 예를 들면 로터리 엔코더 등에 의하여 각 관절구동용 모터의 각도정보가 입력되는 것에 의해, 각 관절구동용 모터의 각도 위치, 즉 각도 및 각속도에 관한 상태벡터(φ)를 계측하여, 보상부(32)에 출력하도록 되어 있다. 상기 보상부(32)는 도 3에 도시한 바와 같이, 6축 힘 산출부(32a)와, 접촉 검지부(32b)와, 보상부 본체(32c)를 구비하고 있다. 상기 6축 힘 산출부(32a)는 힘 센서부(23L, 23R)에서의 검출 출력에 따라 6축력(FX, FY, FZ, TX, TY , TZ)을 보상부 본체(32C)에 출력한다. 또, 접촉 검지부(32b)는 힘 센서부(23L, 23R)에서의 검출 출력에 따라 힘 성분을 분해하고, 각 힘 센서부(23L, 23R)의 각 검출 출력이 바닥면으로부터의 힘에 의한 것인지, 바닥면 상에 있는 물체와의 접촉에 의한 것인지를 판단하여, 미리 센서 구성 정보부(32d)에 기록되어 있는 센서 구성 정보를 참조하면서, 각 힘 센서부(23L, 23R)의 어느 힘 센서(36a, 36b, 36c, 36d)(후술)가 발쪽 면의 접촉을 검지하였는 가를 판별하고, 상기 힘 센서의 플래그 정보를 보상부 본체(32c)에 출력한다. 이 때, 접촉 검지부(32b)는 각 힘 센서의 터치센서로서의 출력신호{Swx(0), Swy(0), Swz(0); Swx(1), Swy(1), Swz(1);···}를 출력하지만, 발쪽 면의 접촉을 검지한 힘 센서의 출력신호의 플래그를 예를 들면 0 내지 1로 설정함으로써, 각 힘 센서의 플래그 정보를 출력한다.
이에 따라, 보상부 본체(32c)는 6축 힘 산출부(32a)에서의 6축력에 따라 수평바닥 반력 F를 연산하고, 또 접촉 검지부(32b)에서의 플래그 정보를 참조하여, 이 수평바닥 반력 F 및 각도계측 유닛(31)으로부터의 상태벡터(φ)에 따라서 걸음걸이 생성부(24)로부터의 걸음걸이 데이터를 수정하여, 벡터θi(i = 1 내지 n, 단, n은 로봇(10)의 보행에 관한 자유도)를 제어부(33)에 출력한다.
상기 제어부(33)는 보상부(32)로 수정된 걸음걸이 데이터인 벡터(θi)로부터, 로봇의 각 관절부에서의 각도벡터(θ0)를 감산하여, 벡터(θi-θ0)에 따라, 각 관절구동용 모터의 제어신호, 즉 토크벡터 t를 생성한다. 상기 모터제어 유닛(34)은 제어부(33)로부터의 제어신호(토크벡터 t)에 따라서 각 관절구동용 모터를 구동 제어한다.
여기에서, 상기 힘 센서부(23L, 23R)는 좌우 대칭의 구성이기 때문에, 힘 센서(23L)에 대해 도 4를 참조하여 설명한다. 힘 센서부(23L)는 발부(14L)의 하면인 발바닥판(35)의 하측에서, 수평 방향으로 분할하여, 즉 x방향으로 2분할, y방향으로 2분할하여 설치된 4개의 힘 센서(36a, 36b, 36c, 36d)로서 구성되어 있다. 각 힘 센서(36a, 36b, 36c, 36d)는 서로 동일한 구성이며, 힘 센서(36a)에 대해, 이하에 설명한다. 이 힘 센서(36a)는 상방의 바닥(37)과 하방의 바닥(38) 사이에 장착된 3축 힘 센서로서, 하방의 바닥(38)이 받는 힘을 검출하도록 되어 있다.
여기에서, 하방의 바닥(38)은 힘 센서(36a)의 센서 축을 중심으로 전후 좌우로 요동 가능하게 지지되어 있고, 전체 방위에 대해 요동에 의해 접지할 수 있게 되어 있는 동시에, 발부(14L)의 외측 에지에 인접하는 부분, 즉 발쪽 면에, 상방을 향해 상승하는 측벽(38a)을 구비하고 있다. 이에 따라, 발부(14L)가 바닥면 상에 있는 물체에 대하여 옆쪽에 접촉했을 때, 하방 바닥(38)의 측벽(38a)이 상기 물체 에 충돌하여, 그 충격력이 힘 센서(36a)에 전달되어, 힘 센서(36a)가 이 접촉을 검출할 수 있다. 또, 힘 센서부(23L 및 23R)는 각각 4개의 각 힘 센서(36a∼36d)로 분할되어 있지만, 이것에 한정되지 않고, 최소한 각 발부(14L, 14R)의 발뒤꿈치 부의 양측 및 발부리부의 양측의 4개로 분할되어 있을 수 있고, 또 5개 이상으로 분할되어 있을 수도 있다. 또, 각 힘 센서(36a 내지 36d)는 도시한 경우, 발바닥에 정렬되어 배치되어 있지만, 이것에 한정되지 않고 임의로 배치되어 있을 수도 있다.
그런데, 일반적으로는 동일한 평면상에 4개 이상의 힘 센서가 설치되어 있더라도, 모든 힘 센서가 착지한 상태에서 각각 힘을 검출하는 것은 기하학적으로도 불가능하고, 4개 이상은 장황해진다. 그러나, 이 경우에는 각 분할부가 서로 분할되어 있는 것에 의해, 모든 힘 센서(36a 내지 36d)가 바닥면에 착지 가능해져, 장황한 힘 센서가 없어져, 각 힘 센서가 각각 힘을 검출할 수 있다.
따라서, 발부(14L, 14R)의 바닥면에의 착지에 의해 더해지는 힘은 각 힘 센서(36a 내지 36d)에 분산되어 인가되는 것이 되기 때문에, 각 힘 센서(36a 내지 36d)는 소형이고 경량인 것을 사용할 수 있어, 이에 따라, 각 힘 센서(36a 내지 36d)의 비용을 저감시킬 수 있다. 또, 각 힘 센서(36a 내지 36d)에 인가되는 힘이 작아지기 때문에, 해상도가 향상된다. 따라서, 동일한 해상도를 얻기 위해서는 각 힘 센서(36a 내지 36d)를 받아 AD 변환하는 AD 컨버터로서, 비교적 성능이 낮은 저가인 것을 사용할 수 있기 때문에, AD 컨버터의 비용을 저감시킬 수 있다.
여기에서, 상술한 각 힘 센서(36a 내지 36d)는 3축 힘 센서이지만, 2개 이상 의 3축 힘 센서가 있으면, 6축 방향의 힘을 연산할 수 있다.
이하, 일반적으로 n개의 3축 힘 센서로부터, 6축 방향의 힘을 연산하는 경우에 대해 도 5를 참조하여 설명한다. 도 5에 있어서, 발바닥에서, 힘 계측의 원점 O(Ox, Oy)에 대하여, n개의 3축 힘 센서 S1, S2, S3, ···, Sn이 배치되어 있다. 또, 힘 계측의 원점 O는, 예를 들면 발부의 관절의 구동 좌표계에 일치시키는 것이 바람직하다.
여기에서, 각 3축 힘 센서 Si의 위치를 Si = (X(i), Y(i))라고 하면, 6축 방향의 힘은 각각 이하의 식으로 부여된다.
즉, 각 방향의 힘 FX, FY, FZ는
Figure 112004058031555-pct00001
로 주어지고, 또한 각 방향의 토크 TX, TY, TZ는
Figure 112004058031555-pct00002
Figure 112004058031555-pct00003
로 주어진다. 단, 상기 식(6)에 있어서, α는
Figure 112004058031555-pct00004
로 주어진다.
이와 같이 하여, 각 3축 힘 센서(36a 내지 36d)의 검출 출력에 따라, 보상부(32) 내에 설치된 6축 힘 산출부(32a)에 의해 연산이 행해져, 6축 방향의 힘이 검출되게 된다.
또한, 이들 6축 방향의 힘으로부터, 수평바닥 반력 F는 바닥면과 로봇(10)의 발바닥의 마찰력에 의해서 생기는 수평 방향의 힘, 즉 상기 x방향 및 y방향의 힘 FX, FY의 합력으로서 나타내어지고, 그 벡터 FC 및 크기 ｜FC｜는
Figure 112004058031555-pct00005
로 나타내어진다.
또, 각 3축 힘 센서(36a 내지 36d)는 개개의 검출 출력의 편차가 있는 동시에, 주위의 온도, 시간 경과에 따른 변화 등에 의해 검출 출력이 변동한다. 따라서, 각 3축 힘 센서(36a 내지 36d)의 검출 출력은, 예를 들면 자동 캘리브레이션(calibration)에 의해 보상부(32) 내에서 자동적으로 교정된다.
본 발명의 실시예에 의한 2각 보행식 로봇(10)은 이상과 같이 구성되어 있고, 보행 동작은 도 6에 나타내는 플로차트에 의해 아래와 같이 행해진다.
도 6에 있어서, 먼저 단계 ST1에서, 걸음걸이 생성부(24)가 입력된 요구 동작(J=J)에 따라 걸음걸이 데이터를 생성하고, 보행 제어 장치(30)의 보상부(32)로 출력한다. 그리고, 단계 ST2에서, 쌍방의 발부(14L, 14R)에 구비된 힘 센서(23L, 23R)가 각각 힘을 검출하여, 보상부(32)의 6축 힘 산출부(32a) 및 접촉 검지부(32b)로 출력한다. 이것과 병행하여, 단계 ST3에서, 각도계측 유닛(31)이 각 관절부(15L, 15R 내지 20L, 20R)의 상태벡터(φ)를 계측하여, 보상부(32)로 출력한다.
단계 ST4에서, 6축 힘 산출부(32a)는 힘 센서부(23L, 23R)의 각 힘 센서(36a 내지 36d)의 검출 출력에 따라 6축력을 산출하고, 보상부 본체(32c)로 출력한다. 이것과 병행하여, 단계 ST5에서, 접촉 검지부(32b)가 힘 센서부(23L, 23R)의 각 힘 센서(36a 내지 36d)의 검출 출력에 따라, 후술하는 바와 같이, 어느 힘 센서(36a 내지 36d)가 발쪽 면의 접촉을 검지하고 있는 가를 판단하여, 상기 힘 센서(36a 내지 36d)의 플래그 정보를 보상부 본체(32c)로 출력한다. 이에 의해, 단계 ST6에서, 보상부(32)의 보상부 본체(32c)가 6축 힘 산출부(32a)에서의 6축력에 따라 수평바닥 반력 F를 연산한다.
단계 ST7에서, 보상부(32)의 보상부 본체(32c)는 이 수평바닥 반력 F 및 각도계측 유닛(31)으로부터의 각 관절부(15L, 15R 내지 20L, 20R)의 상태벡터(φ)에 따라서, 접촉 검지부(32b)에서의 플래그 정보를 참조하면서 걸음걸이 데이터를 수정하여, 벡터(θi)를 제어부(33)로 출력한다. 여기에서, 보상부(32)는 6축력을 공지된 ZMP 보상함수에 적용하여 걸음걸이 데이터를 수정하도록 할 수도 있다. 이 공지된 ZMP 보상함수에 관해서는 예를 들면 본 출원인에 의한, 2002년 12월 19일부로 국제공개된 국제특허출원(국제공개번호 WO02/100606 A1)을 참조할 수 있다. 또 , 상기 ZMP 보상함수에 한정되지 않고, 종래의 보상함수에 6축력을 적용하여 걸음걸이 데이터를 수정할 수도 있음은 물론이다.
다음에, 단계 ST8에서, 제어부(33)는 벡터(θi)로부터 로봇의 각 관절부에서의 각도벡터(θO)를 감산하여, 벡터(θi-θO)에 따라 각 관절구동용 모터의 제어신호, 즉 토크벡터(τ)를 생성하고, 모터제어 유닛(34)으로 출력한다. 그리고, 단계 ST9에서, 모터제어 유닛(34)이 이 토크벡터(τ)에 따라, 각 관절부의 관절구동용 모터를 구동 제어한다. 이에 따라, 2각 보행식 로봇(10)은 요구 동작에 대응하여 보행동작을 하게 된다.
그 후, 단계 ST10에서, 제어부(33)가 동작 카운터 증분에 의해 J=J+1로서, 소정의 샘플링 시간이 될 때까지 대기한 후, 단계 ST11에서, 상기 J가 미리 결정된 동작종료 카운트 이하인 경우에는 다시 단계 ST2로 되돌아가 상기 동작을 반복한다. 그리고, 단계 ST11에서, 상기 J가 동작종료 카운트를 넘은 경우에는 동작을 종료한다.
여기에서, 상술한 단계 ST5에서의 접촉 검지부(32b)에 의한 발쪽 면의 접촉의 검지는 도 7의 플로차트에 나타낸 바와 같이 하여 행해진다. 도 7에 있어서, 접촉 검지부(32b)는 초기 조건 K=0으로부터, 단계 ST21에서, K=K+1로 하여, 단계 ST22에서, K번째(각 힘 센서부(23L, 23R)의 각각의 힘 센서(36a 내지 36d)에는 미리 통과 번호가 부여되어 있다)의 힘 센서(36a 내지 36d)의 접촉 검지 작업을 개시한다. 도면에서, N개의 센서를 가지고 있는 경우를 설명하고 있지만, 여기서는 N=8, 즉 K=1∼8로 하여 설명한다.
단계 ST23에서, 미리 센서 구성 정보부(32d)에 기록되어 있는 센서 구성 정보로부터 상기 힘 센서의 발중심 방향을 취득하여, 3축에 관해서 그 방향을 정(正)으로 설정한다. 계속해서, 단계 ST24에서, 상기 힘 센서(36a 내지 36d)가 힘을 검지하면, 단계 ST25에서, 접촉 검지부(32b)는 x방향에 관해서 정의 힘을 검출하고 있는 가 여부(FX (K)>0?)를 판단하여, 정의 힘인 경우에는 단계 ST26에서, 상기 힘 센서에 관해서 플래그를 세우는(Swx (K)=1로 설정) 동시에, 정의 힘이 아닌 경우에는 단계 ST27에서, 상기 힘 센서에 관해서 플래그를 내린다(Swx (K)=0으로 설정).
단계 ST28에서, 접촉 검지부(32b)는 y방향에 관해서 정의 힘을 검출하고 있는 가 여부(FY (K)>0?)를 판단하여, 정의 힘인 경우에는 단계 ST29에서, 상기 힘 센서에 관해서 플래그를 세우는(Swy (K)=1로 설정) 동시에, 정의 힘이 아닌 경우에는 단계 ST30에서, 상기 힘 센서에 관해서 플래그를 내린다(Swy (K)=0으로 설정).
그 후, 단계 ST31에서, 접촉 검지부(32b)는 z방향에 관해서, 정의 힘을 검출하고 있는 가 여부(FZ (K)>0?)를 판단하여, 정의 힘인 경우에는 단계 ST32에서, 상기 힘 센서에 관해서 플래그를 세우는(Swz (K)=1로 설정) 동시에, 정의 힘이 아닌 경우에는 단계 ST33에서, 상기 힘 센서에 관해서 플래그를 내린다(Swz (K)=0으로 설정).
마지막으로, 단계 ST34에서, 접촉 검지부(32b)는 상기 각 플래그 정보를 보상부 본체(32c)에 출력하는 동시에, K=8?의 판정을 행하고, K≠8의 경우에는 단계 ST21로 되돌아가 K=K+1로 하여, 상기 단계 ST22로부터 ST34의 동작을 반복한다. 또, K=8의 경우에는 접촉 검지의 작업을 종료한다.
이와 같이 하여, 도 8(A)에 도시한 바와 같이, 발부(14L)에 관해서, 좌측으로부터 접촉력을 받았을 때, 또는 도 8(B)에 도시한 바와 같이, 발부(14L)에 관해서, 비스듬하게 하방으로부터 접촉력을 받았을 때, 또는 도8(C)에 도시한 바와 같이, 좌측 및 비스듬하게 하방의 복수 방향으로부터 접촉력을 받았을 때, 각각 힘 센서(36a 및/또는 36d)가 각각 터치센서로서 작용함으로써, 접촉 검지부(32b)에 의한 접촉 검지가 행하여진다.
이 경우, 2각 보행식 로봇(10)에 있어서, 각 관절구동용 모터의 구동 제어 시에, 보상부(32)의 보상부 본체(32c)에서, 각 발부(14L, 14R)의 발바닥에 설치된 힘 센서부(23L, 23R)에서의 수평바닥 반력 F에 따라, 접촉 검지부(32b)에 의한 발쪽 면의 접촉을 나타내는 플래그 정보를 참조하면서 걸음걸이 데이터가 수정되고, 벡터(θi)가 생성되어, 이 수평바닥 반력 F를 규범으로 하여 로봇(10)의 안정성이 얻어진다. 이에 따라, 로봇(10)의 각 발부(14L, 14R)가 예를 들면 바닥면 상에 있는 장애물이나 단차(段差) 등에 접촉했다고 해도, 발바닥에 설치된 힘 센서부(23L, 23R)가 발쪽 면의 접촉을 검지할 수 있기 때문에, 종래와 같이 그대로 보행동작을 속행하는 경우처럼 전도되지 않고, 요구 동작에 대한 보행동작을 확실하게 할 수 있게 된다.
본 실시예의 2각 보행식 로봇(10)에 의하면, 각 발부(14L, 14R)의 발바닥에 설치된 힘 센서부(23L, 23R), 즉 복수로 분할된 발바닥에 각각 설치된 3축 힘 센서(36a 내지 36d)에서의 검출 신호로부터 연산되는 수평바닥 반력 F에 따라, 추가로 접촉 검지부(32b)에 의한 발쪽 면의 접촉의 검지를 참조하면서 걸음걸이 데이터를 수정함으로써, 발바닥의 바닥면과의 마찰력에 의해 생기는 수평바닥 반력 F를 규범으로 하여 보행 제어를 할 수 있다. 또한, 힘 센서부(23L, 23R)를 측면에 관한 터치센서로도 이용하여, 발쪽 면의 접촉을 검지할 수 있기 때문에, 간단한 구성이 되고, 저비용으로, 바닥면 상에 있는 장애물이나 단차 등이 있더라도, 로봇(10)의 보행 안정화를 실현할 수 있다.
상술한 실시예에서는 힘 센서부(23L, 23R)는 각각 도 4에 도시한 바와 같이, 각 힘 센서(36a 내지 36d)의 하방의 바닥(38)의 측벽(38a)이 전체적으로 장방형의 외형을 가지고 있지만, 이것에 한정되지 않고, 도 9(A)에 도시한 바와 같이, 검출부재로서의 하방의 바닥(38)의 측벽(38a)의 최소한 일부, 도시한 경우, 레그부가 각각의 힘 센서(36a, 36b, 36c, 36d)를 중심으로 하는 반경(R1, R2, R3, R4)인 원호면으로서 형성되어 있을 수도 있다. 이러한 구성에 의해, 원호면으로서 형성된 측벽(38a)의 부분에 관해서, 바닥면 상에 있는 장애물이나 단차 등의 물체가 접촉한 경우, 대응하는 힘 센서(36a 내지 36d)가 접촉력을 계산할 때에, 이들 부분으로부터 힘 센서(36a 내지 36d)까지의 거리가 항상 동등하기 때문에, 계산이 간략화되어, 검출 시간이 단축된다. 또한, 도 9(B)에 도시한 바와 같이, 각 측벽(38a)의 최소한 일부가 각각 각 힘 센서(36a 내지 36d)를 중심으로 하는 서로 동일한 반경 R인 원호면으로서 형성되어 있는 경우에는 각 힘 센서(36a 내지 36d)에서의 계산식의 파라미터가 동일하게 되고, 계산이 보다 간략화되어, 더 한층 검출 시간이 단축된다.
상술한 실시예에서는 본 발명을 2각 보행식 로봇에 적용한 경우에 대하여 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 다른 각종 기기를 두 발로 지지하는 동시에, 이 두 발로 보행하도록 한 2각 보행식 이동 장치나, 그 외에 복수 개의 레그부로 지지하고 또한 보행을 하는 보행식 로봇이나 보행식 이동 장치에 대하여도 본 발명을 적용할 수 있는 것은 명확하다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 로봇이 보행동작 중에 각 발부가, 예를 들면 바닥면 상에 있는 장애물이나 단차 등에 접촉했을 때라도, 발쪽 면의 접촉을 검지하여 걸음걸이 데이터를 수정함으로써, 로봇의 안정성을 확보할 수 있어, 전도되지 않고 확실하게 보행 제어를 하는 것이 가능하게 되어, 보행 안정성을 실현되는 매우 우수한 2각 보행식 이동 장치와, 그 보행 제어 장치 및 보행 제어 방법이 제공된다.

Claims (12)

  1. 본체(11)와, 상기 본체(11)의 하부 양측에서 2축 방향으로 요동 가능하게 장착된 중간에 무릎부(12L, 12R)를 가지는 복수 개의 레그부(13L, 13R)와, 상기 각 레그부(13L, 13R)의 하단에 2축 방향으로 요동 가능하게 장착된 발부(14L, 14R)와, 상기 각 레그부(13L, 13R), 무릎부(12L, 12R) 및 발부(14L, 14R)를 요동시키는 구동 수단과, 요구 동작에 대응하여, 목표 각도궤도, 목표 각속도, 목표 각가속도를 포함하는 걸음걸이 데이터를 생성하는 걸음걸이 생성부(24)와, 상기 걸음걸이 데이터에 따라 상기 구동 수단을 구동 제어하는 보행 제어 장치(30)를 구비하고 있고,
    상기 보행 제어 장치(30)가 상기 각 발부(14L, 14R)에서의 발바닥에 가해지는 힘을 검출하는 힘 센서(36a, 36b, 36c, 36d)와, 상기 힘 센서(36a, 36b, 36c, 36d)에 의해 검출된 힘 중에서 수평바닥 반력에 따라 걸음걸이 생성부(24)로부터의 걸음걸이 데이터를 수정하는 보상부(32)를 포함하고 있는, 2각 보행식 이동 장치로서,
    상기 힘 센서(36a, 36b, 36c, 36d)가, 센서 축을 중심으로 요동가능하게 지지된 하방의 바닥(38)을 가지는 상기 각 발부(14L, 14R)의 발바닥의 복수로 분할된 영역에 각각 구비되고,
    상기 하방의 바닥(38)은, 검출부재로서, 상기 각 발부의 외측 에지에 인접하는 영역에, 상방을 향해 상승하는 측벽(38a)을 구비하고 있고,
    상기 각 발바닥의 단부 에지에 인접하는 영역에 구비된 힘 센서(36a, 36b, 36c, 36d)가 각각 발쪽 면의 접촉을 검지하며,
    상기 보상부(32)가 상기 발쪽 면의 접촉을 참조하면서 상기 걸음걸이 생성부(24)로부터의 걸음걸이 데이터를 수정하는
    것을 특징으로 하는 보행식 이동 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 힘 센서(36a, 36b, 36c, 36d)가 3축 힘 센서로서, 상기 각 발바닥의 단부 에지에 인접하는 영역에서, 대응하는 힘 센서의 검출부재로서의 바닥 외측 에지의 적어도 일부가 상기 힘 센서를 중심으로 하는 원호면을 형성하고 있는 것을 특징으로 하는 보행식 이동 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 힘 센서(36a, 36b, 36c, 36d)가 3축 힘 센서로서, 상기 보상부(32)가 각각의 힘 센서(36a, 36b, 36c, 36d)로부터의 검출 신호에 따라, 6축 방향의 힘을 연산하는 6축 힘 산출부(32a)와, 힘 성분의 분해에 의해 발쪽 면의 접촉을 검출하는 접촉 검지부(32b)를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 보행식 이동 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 접촉 검지부(32b)는 각각의 힘 센서(36a, 36b, 36c, 36d)로부터의 검출 신호가 바닥면으로부터의 힘에 의한 것인지, 바닥면 상의 물체와의 접촉에 의한 것인지를 판단하여, 어느 힘 센서가 발쪽 면의 접촉을 검출했는 가의 플래그 정보를 보상부(32)에 출력하는 것을 특징으로 하는 보행식 이동 장치.
  5. 본체(11)와, 상기 본체(11)의 하부 양측에서 2축 방향으로 요동 가능하게 장착된, 중간에 무릎부(12L, 12R)를 가지는 복수 개의 레그부(13L, 13R)와, 상기 각 레그부(13L, 13R)의 하단에 2축 방향으로 요동 가능하게 장착된 발부(14L, 14R)와, 상기 각 레그부(13L, 13R), 무릎부(12L, 12R) 및 발부(14L, 14R)를 요동시키는 구동 수단으로 이루어지는 보행식 이동 장치에 관해서, 요구 동작에 대응하여 걸음걸이 생성부(24)에 의해 생성되는 목표 각도궤도, 목표 각속도, 목표 각가속도를 포함하는 걸음걸이 데이터에 따라 상기 구동 수단을 구동 제어하며, 상기 각 발부(14L, 14R)에서의 발바닥에 가해지는 힘을 검출하는 힘 센서(36a, 36b, 36c, 36d)와, 상기 힘 센서(36a, 36b, 36c, 36d)에 의해 검출된 힘 중에서 수평바닥 반력에 따라 걸음걸이 생성부(24)로부터의 걸음걸이 데이터를 수정하는 보상부(32)를 포함하고 있는 보행식 이동 장치의 보행 제어 장치(30)로서,
    상기 힘 센서(36a, 36b, 36c, 36d)가, 센서 축을 중심으로 요동가능하게 지지된 하방의 바닥(38)을 가지는 상기 각 발부(14L, 14R)의 발바닥의 복수로 분할된 영역에 각각 구비되고,
    상기 하방의 바닥(38)은, 검출부재로서, 상기 각 발부의 외측 에지에 인접하는 영역에, 상방을 향해 상승하는 측벽(38a)을 구비하고 있고,
    상기 각 발바닥의 단부 에지에 인접하는 영역에 구비된 힘 센서(36a, 36b, 36c, 36d)가 각각 발쪽 면의 접촉을 검지하며,
    상기 보상부(32)가 발쪽 면의 접촉을 참조하면서 걸음걸이 생성부(24)로부터의 걸음걸이 데이터를 수정하는
    것을 특징으로 하는 보행식 이동 장치의 보행 제어 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 힘 센서(36a, 36b, 36c, 36d)가 3축 힘 센서로서, 상기 각 발바닥의 단부 에지에 인접하는 영역에서, 대응하는 힘 센서의 검출부재로서의 바닥 외측 에지의 적어도 일부가 상기 힘 센서를 중심으로 하는 원호면을 형성하고 있는 것을 특징으로 하는 보행식 이동 장치의 보행 제어 장치.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    상기 힘 센서(36a, 36b, 36c, 36d)가 3축 힘 센서로서, 상기 보상부(32)가 각 힘 센서(36a, 36b, 36c, 36d)로부터의 검출 신호에 따라, 6축 방향의 힘을 연산하는 6축 힘 산출부(32a)와, 힘 성분의 분해에 의해 발쪽 면의 접촉을 검출하는 접촉 검지부(32b)를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 보행식 이동 장치의 보행 제어 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 접촉 검지부(32b)는, 상기 각 힘 센서(36a, 36b, 36c, 36d)로부터의 검출 신호가 바닥면으로부터의 힘에 의한 것인지, 바닥면 상의 물체와의 접촉에 의한 것인지를 판단하여, 어느 힘 센서가 발쪽 면의 접촉을 검출했는 가의 플래그 정보를 보상부에 출력하는 것을 특징으로 하는 보행식 이동 장치의 보행 제어 장치.
  9. 본체(11)와, 상기 본체(11)의 하부 양측에서 2축 방향으로 요동 가능하게 장착된, 중간에 무릎부(12L, 12R)를 가지는 복수 개의 레그부(13L, 13R)와, 상기 각 레그부(13L, 13R)의 하단에 2축 방향으로 요동 가능하게 장착된 발부(14L, 14R)와, 상기 각 레그부(13L, 13R), 무릎부(12L, 12R) 및 발부(14L, 14R)를 요동시키는 구동 수단으로 이루어지는 보행식 이동 장치에 관해서, 요구 동작에 대응하여 걸음걸이 생성부(24)에 의해 생성되는 목표 각도궤도, 목표 각속도, 목표 각가속도를 포함하는 걸음걸이 데이터에 따라 상기 구동 수단을 구동 제어하며, 상기 각 발부(14L, 14R)에서의 발바닥에 가해지는 힘을 힘 센서(36a, 36b, 36c, 36d)에 의해 검출하여, 상기 힘 센서(36a, 36b, 36c, 36d)에 의해 검출된 힘 중에서 수평바닥 반력에 따라, 보상부(32)에 의해 걸음걸이 생성부(24)로부터의 걸음걸이 데이터를 수정하는 보행식 이동 장치의 보행 제어 방법으로서,
    상기 힘 센서(36a, 36b, 36c, 36d)가, 센서 축을 중심으로 요동가능하게 지지된 하방의 바닥(38)을 가지는 상기 각 발부(14L, 14R)의 발바닥의 복수로 분할된 영역에 각각 구비되고,
    상기 하방의 바닥(38)은, 검출부재로서, 상기 각 발부의 외측 에지에 인접하는 영역에, 상방을 향해 상승하는 측벽(38a)을 구비하고 있고,
    상기 각 발부(14L, 14R)의 발바닥의 복수로 분할된 영역에서 각각의 힘 센서(36a, 36b, 36c, 36d)에 의해 힘을 검출하는 제1 단계와,
    상기 각각의 힘 센서(36a, 36b, 36c, 36d) 중에서 발바닥의 단부 에지에 인접하는 영역에 구비된 힘 센서로부터의 검출 신호에 의해 각각 발쪽 면의 접촉을 검지하는 제2 단계와,
    상기 보상부(32)가 발쪽 면의 접촉을 참조하면서 걸음걸이 생성부(24)로부터의 걸음걸이 데이터를 수정하는 제3 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 보행식 이동 장치의 보행 제어 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 힘 센서(36a, 36b, 36c, 36d)가 3축 힘 센서로서, 상기 각 발바닥의 단부 에지에 인접하는 영역에서, 대응하는 힘 센서의 검출부재로서의 바닥 외측 에지의 적어도 일부가 상기 힘 센서를 중심으로 하는 원호면을 형성하고 있는 것을 특징으로 하는 보행식 이동 장치의 보행 제어 방법.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 힘 센서(36a, 36b, 36c, 36d)가 3축 힘 센서로서, 상기 보상부(32)가 각 힘 센서(36a, 36b, 36c, 36d)로부터의 검출 신호에 따라, 6축 방향의 힘을 연산하는 6축 힘 산출부(32a)와, 힘 성분의 분해에 의해 발쪽 면의 접촉을 검출하는 접촉 검지부(32b)를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 보행식 이동 장치의 보행 제어 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 접촉 검지부(32b)는, 상기 각각의 힘 센서(36a, 36b, 36c, 36d)로부터의 검출 신호가 바닥면으로부터의 힘에 의한 것인지, 바닥면 상의 물체와의 접촉에 의한 것인지를 판단하여, 어느 힘 센서가 발쪽 면의 접촉을 검출했는 가의 플래그 정보를 보상부(32)에 출력하는 것을 특징으로 하는 보행식 이동 장치의 보행 제어 방법.
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