KR100637056B1 - 이동 로봇의 이상 검지 장치 - Google Patents

Abstract

이동 로봇(1)의 이상 검지 장치에 있어서 내부의 상태량이 이상인 값인지 여부, 혹은 내계 센서 등의 적어도 어느 하나가 이상이 있는지 여부를 자기 진단하고, 이상이 있다고 판정되었을 때, 그 이상 정보를 이상이 발생한 일시를 함께 출력하여 내부 메모리(68g)에 격납하는 동시에 외부 메모리(94a)에 격납하도록 구상하였으므로, 이동 로봇의 이상 검지의 신뢰성을 향상시킬 수 있고, 이상의 발생 일시를 함께 격납함으로써 이상으로 된 경위를 정확하게 파악할 수 있게 된다. 또한 이상의 발생 일시에 부가하여 상태량을 나타내는 파라미터를 붙여 외부 메모리에 격납할 수 있도록 하였다.

Description

이동 로봇의 이상 검지 장치{ABNORMALITY DETECTOR OF MOVING ROBOT}

본 발명은 이동 로봇의 이상(異常) 검지 장치에 관한 것이다.

이동 로봇, 예컨대 다리식 이동 로봇의 이상 검지 장치로서는, 일본국 특개 2001-150374호 공보 기재의 기술이 알려져 있다. 본 기술에서는, 시스템 내의 이상을 자기 진단하는 동시에, 진단 결과를 음성에 의한 자연스러운 회화 형식으로 음성 출력 장치 및 통신 인터페이스를 통해 사용자(조작자)에게 출력한다.

일반적으로 통신 인터페이스는 고장나기 나름이다. 또, 다리식 이동 로봇, 특히 2발의 휴머노이드(인간형)의 다리식 이동 로봇은 자세가 불안정한 것으로부터, 시스템 내에 이상이 생겼을 때에 쉽게 전도(轉倒)되며, 통신 인터페이스는 그것에 의해서도 손상될 우려가 있다. 통신 인터페이스가 고장나면, 자기 진단 결과를 손실할 가능성이 높다.

또한, 시스템 내에 이상이 생긴 경우, 그 사실에 부가하여, 그 발생 일시 혹은 그 때의 자세 등의 상태량도 더불어 기억하도록 해 놓으면, 어떠한 경위를 지나 이상(異常) 상태에 도달했는지를 판단할 수 있으므로 편의하다. 그러나, 상술한 종래 기술에 있어서는, 이와 같은 점에서 반드시 충분하게 만족할 수 있는 것은 아니었다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해소하고, 이상 발생에 대한 여부를 자기 진단하여, 이상이 검지되었을 때에, 그 결과를 탑재 컴퓨터의 메모리에 기억하는 동시에, 외부의 컴퓨터에 출력하여 그 메모리에도 격납하도록 구성함으로써, 이상 검지의 신뢰성을 향상시키도록 한 이동 로봇의 이상 검지 장치를 제공하는 것에 있다.

또한, 본 발명의 제2 목적은 이상 등이 검지되었을 때에, 발생 일시 혹은 그 때의 자세 등의 상태량도 더불어 격납함으로써 이상 검지의 신뢰성을 더욱 더 향상시키도록 한 이동 로봇의 이상 검지 장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명은 상기한 과제를 해결하기 위해서, 후술하는 청구항 1에 기재하는 바와 같이, 구동 모터와 내부의 상태량을 측정하는 내계(內界) 센서를 적어도 구비하고, 탑재된 마이크로 컴퓨터로 이루어지는 제어 유닛으로 적어도 상기 내계 센서의 출력으로부터 획득한 상태량에 근거하여 상기 구동 모터를 작동시켜 이동하는 이동 로봇의 이상을 검지하는 이상 검지 장치에 있어서, 상기 내계 센서 및 상기 구동 모터를 적어도 포함하는 상기 로봇의 탑재 기기군의 각각에 분산하여 배치되어 상기 내계 센서 및 탑재 기기군의 적어도 어느 하나가 이상인지 여부를 자기 진단하는 복수개의 분산 제어 유닛을 구비하는 동시에, 상기 상태량이 상기 로봇의 상체의 자세에 대한 상태량이고, 상기 제어 유닛이, 상기 상태량이 이상인 값인지 여부를 자기 진단하는 자기 진단 수단, 상기 자기 진단 수단에 의해 상기 상태량이 이상인 값이라고 자기 진단되었을 때, 또는 상기 복수개의 분산 제어 유닛에 의해 상기 내계 센서 및 탑재 기기군의 적어도 어느 하나가 이상이라고 자기 진단되었을 때, 그 이상 정보를 상기 제어 유닛에 설치된 공유 메모리에 격납하는 동시에, 상기 이상이 발생한 일시를 붙여 출력하는 이상 정보 출력 수단, 및 상기 이상 정보 출력 수단의 출력을, 상기 제어 유닛에 설치된 내부 메모리에 격납하는 동시에, 상기 로봇의 외부에 설치된 외부 메모리에 격납하는 이상 정보 격납 수단을 구비하도록 구성하였다. 이와 같이, 로봇의 상체의 자세에 대한 상태량이 이상인 값인지 아닌지, 혹은 내계 센서 등의 적어도 어느 하나가 이상한지의 여부를 자기 진단하여, 이상으로 판정되었을 때, 공유 메모리에 격납하는 한편, 그 이상 정보를 이상이 발생한 일시를 함께 출력하여 내부 메모리에 격납하는 동시에, 외부 메모리에 격납하도록 구성하였으므로, 이동 로봇의 이상 검지의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 또한, 이상의 발생 일시를 함께 격납함으로써 이상하게 된 경위를 정확하게 파악할 수 있다. 또한, 본 명세서에 있어서 「이상」이라는 것은 정상이 아닌 모든 경우를 의미하며, 열화, 고장, 손상 등 모든 사상에 의해서 정상이 아닌 것을 의미한다.

또, 본 발명은 후술하는 청구항 2에 기재하는 바와 같이, 적어도 구동 모터와, 내부의 상태량을 측정하는 내계 센서를 구비하고, 탑재된 마이크로 컴퓨터로 이루어지는 제어 유닛으로 적어도 상기 내계 센서의 출력으로부터 획득한 상태량에 의거해 상기 구동 모터를 작동시켜 이동하는 이동 로봇의 이상을 검지하는 이상 검지 장치에 있어서, 상기 내계 센서 및 상기 구동 모터를 적어도 포함하는 상기 로봇의 탑재 기기군의 각각에 분산하여 배치되어 상기 내계 센서 및 탑재 기기군의 적어도 어느 하나가 이상인지 여부를 자기 진단하는 복수개의 분산 제어 유닛을 구비하는 동시에, 상기 상태량이 상기 로봇의 상체의 자세에 대한 상태량이고, 상기 제어 유닛이, 상기 상태량이 이상인 값인지 여부를 자기 진단하는 자기 진단 수단, 상기 자기 진단 수단에 의해 상기 상태량이 이상인 값이라고 자기 진단되었을 때, 또는 상기 복수개의 분산 제어 유닛에 의해 상기 내계 센서 및 탑재 기기군의 적어도 어느 하나가 이상이라고 자기 진단되었을 때, 그 이상 정보를 상기 제어 유닛에 설치된 공유 메모리에 격납하는 동시에, 상기 이상이 발생한 일시를 붙여 출력하는 이상 정보 출력 수단, 및 상기 이상 정보 출력 수단의 출력을, 상기 로봇의 상태량을 표시하는 파라미터와 함께 상기 제어 유닛에 설치된 내부 메모리에 격납하는 동시에, 상기 로봇의 외부에 설치된 외부 메모리에 격납하는 이상 정보 격납 수단을 구비하도록 구성하였다. 이와 같이, 로봇의 상체의 자세에 대한 상태량이 이상인 값인지의 여부, 혹은 내계 센서 등이 이상인지의 여부를 자기 진단하고, 이상으로 판정되었을 때, 공유 메모리에 격납하는 한편, 그 이상 정보를 이상이 발생한 일시를 함께 출력하는 동시에, 그 출력을 로봇의 상태량을 나타내는 파라미터와 함께 내부 메모리와 외부 메모리에 격납하도록 구성하였으므로, 이상의 발생 일시에 부가하여 상태량을 나타내는 파라미터를 함께 격납함으로써 이상으로 된 경위를 더욱 더 정확하게 파악할 수 있게 되었고, 그러므로 이동 로봇의 이상 검지의 신뢰성을 더욱 더 향상시킬 수 있게 되었다.

또, 본 발명은 후술하는 청구항 3에 기재하는 바와 같이, 상기 제어 유닛은 적어도 목표 조작량을 입력하여, 상기 목표 조작량을 만족하도록 제어 대상인 상기 로봇의 목표 거동을 출력하는 동력학 모델에 근거하여, 적어도 상기 동력학 모델과 상기 로봇의 상체의 자세에 대한 상태량의 편차에 따른 상기 목표치의 수정량을 적어도 상기 동력학 모델에 부가적으로 입력하여 상기 동력학 모델의 거동을 수정하는 동력학 모델 거동 수정 수단 및 상기 동력학 모델의 거동을 추종하도록, 상기 구동 모터의 작동을 제어하는 제어 수단을 구비하는 동시에, 상기 자기 진단 수단은 상기 동력학 모델과 상기 로봇의 상체의 자세에 대한 상태량의 편차가 소정값을 초과했을 때, 상기 상태량이 이상인 값으로 자기 진단하도록 구성하였다. 이와 같이, 상기한 제어를 행할 때에도 동력학 모델과 로봇의 상체의 자세에 대한 상태량의 편차가 소정값을 초과했을 때, 상태량이 이상인 값으로 자기 진단하도록 구성하였으므로, 상술한 효과에 부가하여, 상태량의 이상을 정밀하게 검지할 수 있으므로 이동 로봇의 이상 검지의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

또, 본 발명은 후술하는 청구항 4에 기재하는 바와 같이, 상기 로봇이 적어도 상체와, 상기 상체에 관절을 통해 유동 가능하게 연결되는 동시에, 선단에 관절을 통해 발부가 연결되는 복수 개의 다리부 링크를 구비하는 다리식 이동 로봇이며, 상기 내계 센서가 상기 상체의 연직 축에 대한 경사를 나타내는 출력을 발생하는 경사계를 포함하는 동시에, 상기 분산 제어 유닛은 상기 경사계의 출력이 소정 범위에 없을 때, 상기 경사계가 이상으로 자기 진단하도록 구성하였다. 따라서, 상기한 효과에 부가하여, 내계 센서로서의 경사계의 이상을 정밀하게 검지할 수 있어 이동 로봇의 이상 검지의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

또, 본 발명은 후술하는 청구항 5에 기재하는 바와 같이, 상기 로봇이 적어도 상체와 상기 상체에 관절을 통해 유동 가능하게 연결되는 동시에, 선단에 관절을 통해 발부가 연결되는 복수 개의 다리부 링크를 구비하는 다리식 이동 로봇이며, 상기 내계 센서가 상기 관절의 각도, 각속도 및 각가속도 중의 적어도 어느 하나를 나타내는 출력을 발생시키는 각도 검출기를 포함하는 동시에, 상기 분산 제어 유닛은 상기 각도 검출기의 출력이 소정 범위에 없을 때, 상기 각도 검출기가 이상하다고 자기 진단하도록 구성하였다. 따라서, 상술한 효과에 부가하여, 내계 센서로서의 각도 검출기의 이상을 정밀하게 검지할 수 있으므로 이동 로봇의 이상 검지의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

또, 본 발명은 후술하는 청구항 6항에 기재하는 바와 같이, 상기 탑재 기기군이, 촬상한 화상을 나타내는 출력을 발생하는 시각 센서를 포함하도록 구성하였다. 따라서, 상기한 효과에 부가하여, 탑재 기기군으로서 시각 센서를 포함할 때도, 그 이상을 검지할 수 있어 이동 로봇의 이상 검지의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

또, 본 발명은, 후술하는 청구항 7에 기재하는 바와 같이, 상기 탑재 기기군이 상기 로봇에 작용하는 바닥 반력을 측정하는 바닥 반력 검출기를 포함하는 동시에, 상기 분산 제어 유닛은 상기 바닥 반력(상반력(床反力)) 검출기의 출력이 소정 범위에 없을 때, 상기 바닥 반력 검출기가 이상으로 자기 진단하도록 구성하였다. 따라서, 상술한 효과에 부가하여, 탑재 기기군으로서 바닥 반력 검출기를 포함할 때도, 그 이상을 정밀하게 검지할 수 있게 되어 이동 로봇의 이상 검지의 신뢰성을 향상시킬 수 있게 된다.

또, 본 발명은 후술하는 청구항 8에 기재하는 바와 같이, 상기 탑재 기기군이 상기 구동 모터에 공급되는 전류 및 상기 구동 모터의 온도를 검출하는 센서군을 포함하는 동시에, 상기 분산 제어 유닛은 상기 검출된 전류 및 온도 중의 적어도 어느 하나가 각각 설정되는 소정 범위에 없을 때, 상기 구동 모터가 이상으로 자기 진단하도록 구성하였다. 따라서, 상기한 효과에 부가하여, 구동 모터의 이상을 정밀하게 검지할 수 있게 되어 이동 로봇의 이상 검지의 신뢰성을 향상시킬 수 있게 된다.

또, 본 발명은, 후술하는 청구항 9에 기재하는 바와 같이, 상기 탑재 기기가 상기 제어 유닛 및 상기 구동 모터에 통전하는 배터리 및 그 전압을 나타내는 출력을 생기는 전압 센서를 포함하는 동시에, 상기 분산 제어 유닛은 상기 전압 센서의 출력이 소정값 미만일 때, 상기 배터리가 이상으로 자기 진단하도록 구성하였다. 따라서, 상술한 효과에 부가하여, 배터리의 이상을 정밀하게 검지할 수 있으므로 이동 로봇의 이상 검지의 신뢰성을 향상시킬 수 있게 된다. 또한, 여기서, 「배터리의 이상」은 배터리의 출력 전압이 소기의 값을 출력하는 경우를 정상으로 간주하는 것을 전제로 한다.

또, 본 발명은 후술하는 청구항 10에 기재하는 바와 같이, 상기 탑재 기기군이 조작자와의 음성에 의한 교신을 가능하게 하는 음성 인식 장치를 포함하도록 구성하였다. 따라서, 탑재 기기군으로서 음성 인식 장치를 포함할 때에도 그 이상을 검지할 수 있게 되어 이동 로봇의 이상 검지의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

또, 본 발명은 후술하는 청구항 11에 기재하는 바와 같이, 또한, 상기 로봇의 외부에 배치되어 상기 외부 메모리를 포함하는 마이크로 컴퓨터로 이루어지는 조작용 제어 유닛 및 상기 제어 유닛과 상기 조작용 제어 유닛을 통신 자유롭게 접속하는 통신 수단을 구비하는 동시에, 상기 분산 제어 유닛은 상기 통신 수단이 이상한지의 여부를 자기 진단하도록 구성하였다. 따라서 통신 수단을 포함할 때에도 그 이상을 검지할 수 있게 되어 이동 로봇의 이상 검지의 신뢰성을 향상시킬 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 이동 로봇의 이상 검지 장치가 대상으로 하는 이동 로봇, 구체적으로는 다리식 이동 로봇의 정면도,

도 2는 도 1에 도시하는 로봇의 측면도,

도 3은 도 1에 도시하는 로봇을 스켈튼(골격)으로 도시하는 설명도,

도 4는 도 3에 도시하는 제어 유닛 등의 구성을 상세히 나타내는 블록도,

도 5는 도 4에 도시하는 대국(大局)적 안정화 제어 계산부의 동작을 설명하 는 블록도,

도 6은 도 3에 도시하는 이동 로봇의 이상 검지 장치의 동작을 나타내는 플로우 차트,

도 7은 도 6의 플로우 차트에서 사용되는 행동 계획표를 나타내는 설명도,

도 8은 도 6의 플로우 차트의 서브루틴·플로우 차트,

도 9는 도 8의 플로우 차트의 처리를 설명하는 타임 차트,

도 10은 도 6의 플로우 차트의 서브루틴·플로우 차트,

도 11은 도 6의 플로우 차트의 서브루틴·플로우 차트,

도 12는 도 10 및 도 11의 플로우 차트의 처리를 설명하는 타임 차트이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 하나의 실시의 형태에 관한 이동 로봇의 이상 검지 장치를 설명한다.

도 1은 본 실시의 형태에 관한 이동 로봇의 이상 검지 장치가 대상으로 하는 이동 로봇, 구체적으로는 2족 다리식 이동 로봇의 정면도, 도 2는 그 측면도이다. 또한, 2족 다리식 이동 로봇으로는, 2족의 휴먼노이드형(인간형)의 로봇을 예로 든다.

도 1에 도시하는 바와 같이, 2족 다리식 이동 로봇(이하「로봇」이라고 한다)(1)은 복수 개, 보다 구체적으로는 2개의 다리부 링크(2)를 구비하는 동시에, 그 상방에는 상체(기체)(3)가 설치된다. 상체(3)의 더 위쪽에는 머리부(4)가 형성되는 동시에, 상체(3)의 양측에는 2개의 팔부 링크(5)가 연결된다. 또, 도 2에 도시하는 바와 같이, 상체(3)의 등부에는 격납부(6)가 설치되고, 그 내부에는 제어 유닛(후술) 등이 수용된다. 또한, 도 1 및 도 2에 도시하는 로봇(1)은 내부 구조를 보호하기 위한 커버로 피복된다.

도 3은 로봇(1)을 스켈레톤으로 도시하는 설명도인데, 동 도면을 참조하여 그 내부 구조를 관절을 중심으로 설명하면, 도시한 바와 같이, 로봇(1)은 좌우 각각의 다리부 링크(2) 및 팔부 링크(5)에, 11개의 전동 모터(구동 모터)로 동력화된 6개의 관절을 구비한다.

즉, 로봇(1)은 허리부(대퇴부)에, 다리부 링크(2)를 연직축(Z축 혹은 연직축) 방향으로 선회하는 관절을 구성하는 전동 모터(구동 모터)(10R, 10L)(우측을 R, 좌측을 L로 한다. 이하 동일)와, 다리부 링크(2)를 피치(진행) 방향(Y축 방향)으로 구동(요동)하는 관절을 구성하는 전동 모터(12R, 12L)와, 다리부 링크(2)를 롤(좌우) 방향(X축 방향)으로 구동하는 관절을 구성하는 14R, 14L을 구비하는 동시에, 무릎부에 다리부 링크(2)의 하부를 피치 방향(Y축 방향)으로 구동하는 무릎 관절을 구성하는 전동 모터(16R, 16L)를 구비하고, 또한 발목에 다리부 링크(2)의 선단측을 피치 방향(Y축 방향)으로 구동하는 발(발목) 관절을 구성하는 전동 모터(18R, 18L)와 롤 방향(X축 방향)으로 구동하는 발(발목) 관절을 구성하는 전동 모터(20R, 20L)를 구비한다.

상기한 바와 같이, 도 3에서, 관절은 이를 구성하는 (여기에 배치되는) 전동 모터의 회전축선(혹은 전동 모터의 동력을 전달하는 전동 요소(풀리 등)의 회전 축선)으로 표시한다. 또한, 다리부 링크(2)의 선단에는 발부(발바닥)(22R, 22L)가 부착된다.

이와 같이, 다리부 링크(2)의 대퇴 관절(허리 관절)에는 전동 모터(10R(L), 12R(L), 14R(L))가 이들 회전 축선이 직교하도록 배치되는 동시에, 발관절(발목 관절)에는 전동 모터(18R(L), 20R(L))가 이들 회전 축선이 직교하도록 배치된다. 또한, 대퇴 관절과 무릎 관절은 대퇴 링크(24R(L))로, 무릎 관절과 발 관절은 하부 대퇴 링크(26R(L))로 연결된다.

다리부 링크(2)는 대퇴 관절을 통해 상체(3)에 연결되는데, 도 3에서는 상체(3)를 상체 링크(28)로서 간략적으로 도시한다. 상기한 바와 같이, 상체(3)에는 팔부 링크(5)가 연결된다.

팔부 링크(5)도, 다리부 링크(2)와 마찬가지로 구성된다. 즉, 로봇(1)은, 어깨부에, 팔부 링크(5)를 피치 방향으로 구동하는 관절을 구성하는 전동 모터(30R, 30L)와 롤 방향으로 구동하는 관절을 구성하는 전동 모터(32R, 32L)를 구비하는 동시에, 그 자유단측을 선회하는 관절을 구성하는 전동 모터(34R, 34L)와, 팔꿈치부에 그 이후의 부위를 선회시키는 관절을 구성하는 전동 모터(36R, 36L)를 구비하고, 또한 그 선단측에 이를 선회시키는 손목 관절을 구성하는 전동 모터(38R, 38L)를 구비한다. 또한, 손목 끝에는 핸드(엔드 이펙터)(40R, 40L)가 부착된다.

즉, 팔부 링크(5)의 어깨 관절에는 전동 모터(30R(L), 32R(L), 34R(L))가 이들 회전 축선이 직교하도록 배치된다. 또한, 어깨 관절과 팔꿈치 관절은 상부 팔 링크(42R(L))로, 팔 꿈치 관절과 손목 관절은 하부 팔 링크(44R(L))로 연결된다.

또한, 머리부(4)는, 연직축 방향의 목 관절(46)과, 이와 직교하는 축 주위에 머리부(4)를 회전시키는 머리부 요동 기구(48)를 통해 상체(3)에 연결된다. 도 3(및 도 2)에 도시하는 바와 같이, 머리부(4)의 내부에는 촬상한 화상을 표시하는 신호를 출력하는, CCD 카메라로 이루어지는 시각 센서(외계 센서)(50)가 배치되는 동시에, 리시버 및 마이크로 폰으로 이루어지는 음성 입출력 장치(52)가 배치된다.

상기의 구성에 의해, 다리부 링크(2)는 좌우의 발에 대해서 합계 12의 자유도로 이루어지는 6개의 관절이 주어지고, 보행 중에 이들 6개의 관절을 적당한 각도로 구동함으로써, 발 전체에 원하는 움직임을 줄 수 있어, 임의로 3차원 공간을 보행시킬 수 있다. 또, 팔부 링크(5)도 좌우의 팔에 대해서 합계 10의 자유도로 이루어지는 6개의 관절이 주어지고, 이들 6개의 관절을 적당한 각도로 구동함으로써 원하는 작업을 행하게 할 수 있다. 또한, 머리부(4)는 2개의 자유도로 이루어지는 관절 혹은 요동 기구가 주어지고, 이들을 적당한 각도로 구동함으로써 원하는 방향으로 머리부(4)를 향할 수 있다.

10R(L) 등의 전동 모터의 각각에는 내계 센서로서 로터리 인코더(각도 검출기. 도 4에 56으로만 표시)가 설치되고, 전동 모터의 회전축의 회전을 통해 대응하는 관절의 각도, 각속도, 및 각가속도 중 적어도 어느 하나를 표시하는 신호를 출력한다.

발부(22R(L))에는 공지의 6축력 센서(바닥 반력 검출기. 외계 센서)(58)가 장착되고, 로봇에 작용하는 외력의 내, 접지면으로부터 로봇에 작용하는 바닥 반력의 3방향 성분(Fx, Fy, Fz)과 모멘트의 3방향 성분(Mx, My, Mz)을 표시하는 신호를 출력한다.

또한, 상체(3)에는 내계 센서로서 경사계(자세 센서)(60)가 설치되고, 연직축에 대한 상체(3)의 경사(경사 각도)와 그 각속도 중 적어도 어느 하나, 즉, 로봇(1)의 상체(3)의 경사(자세) 등의 상태량을 표시하는 신호를 출력한다. 경사계(60)는 메인 자이로컴퍼스(main gyrocompass)와, 메인 자이로컴퍼스와 별도로 설치되는 동시에, 메인 자이로컴퍼스가 이상일 때에 대체 사용되는 서브 자이로컴퍼스를 구비한다.

도 2에 도시하는 바와 같이, 로봇(1)의 상체(3)의 하부에는 배터리(64)가 내장되는 동시에, 등 측의 격납부(6)에는 마이크로 컴퓨터로 이루어지는 메인 제어 유닛(이하「메인 ECU」라고 한다)(68)이 수납된다.

또한, 상기한 대퇴 관절, 무릎 관절, 발 관절, 어깨 관절, 팔꿈치 관절 및 손목 관절의 부근에는, 마찬가지로 마이크로 컴퓨터로 이루어지는 분산 제어 유닛(이하「분산 ECU」라고 한다)(70, 72, 74, 76, 78, 80)이 배치된다.

또한, 6축력 센서(58) 및 배터리(64)용으로서 이들 부근에는 분산 ECU(82, 84)가 배치되는 동시에, 머리부(4)의 기기용으로서 적절한 위치에는 분산 ECU(86)가 배치된다. 분산 ECU(86)는 시각 센서(50)가 출력하는 화상 신호를 입력하고, 시각 센서(50)와 함께 화상을 통해 로봇(1)이 위치하는 환경을 인식하는 화상 인식 시스템을 구성한다.

또, 음성 입출력 장치(52)의 입출력도 분산 ECU(86)에 접속되고, 분산 ECU(86)는 리시버를 통해서 조작자의 음성에 의한 지시를 인식하는 동시에, 그 출력을 마이크로 폰을 통해서 음성으로서 조작자에게 송출하고, 따라서 음성 입출력 장치(52)와 함께 음성에 의한 교신을 가능하게 하는 음성 인식 시스템을 구성한다.

이와 같이, 분산 ECU는 로봇(1)에 합계 16개 설치된다. 배터리(64)는 직류 전압 40[V〕의 용량을 구비하고, 이들 분산 ECU 군의 동작 전압원으로서 기능하는 이외, 10R(L) 등의 전동 모터 및 메인 ECU(68) 등의 동작 전압원으로서 기능한다. 배터리(64)의 통전 회로의 적절한 위치에는 전압 센서(90)(도 4에 도시한다)가 배치되어, 배터리(64)의 출력 전압을 표시하는 신호를 출력한다.

도 3의 하부에 도시하는 바와 같이, 메인 ECU(68)와 독립으로, 로봇(1)의 외부에는, 마이크로 컴퓨터로 이루어지는 조작자용의 조작용 제어 유닛(이하「조작용 ECU」라고 한다)(94)이 설치된다. 즉, 격납부(6)에는 메인 ECU(68)와 조작용 ECU(94)를 무선을 통해 통신 자유롭게 접속하는 통신 장치(96)가 설치되어, 무선 시스템을 구성한다. 조작용 ECU(94)에는 인디케이터(도시하지 않음)가 배치된다.

도 4는 메인 ECU(68) 등의 구성을 기능적으로 도시하는 블록도인데, 동 도면을 참조하여 메인 ECU(68) 등의 구성을 더욱 상세하게 설명하면, 메인 ECU(68)는 제어부(68a), 대국적 안정화 제어 계산부(68b), 공유 메모리(68c) 등을 구비하고, 상기한 로터리 인코더(56), 6축력 센서(58), 경사계(60), 전압 센서(90) 등의 출력은 메인 ECU(68)에 입력된 후, 공유 메모리(68c)에 격납된다.

제어부(68a)는 다리 제어부, 팔 제어부 및 머리 제어부를 구비하고, 다리 제어부는, 미리 생성된 보용(步容, 걷는 자세) 파라미터와 공유 메모리(68c)에 격납된 로봇(1)의 상태량을 표시하는 경사계(60) 등의 출력 및 6축력 센서(58)로 이루어지는 외계 센서의 출력에 의거하여, 10R(L) 등의 전동 모터(구동 모터)를 각각 모터 드라이버(100)를 통해 작동시키고, 다리부 링크(2)를 구동하여 이동하도록 제어를 행한다. 또한, 모터 드라이버(100)는, 도 2, 도 3에 도시하는 바와 같이, 격납부(6)의 내부에 회로 유닛으로서 수용된다.

도 5는 대국적 안정화 제어 계산부(68b)의 후술하는 동작을 설명하는 블록도인데, 도시와 같이, 보용 파라미터는, 상체(3)와 발부(22)의 위치 및 자세(방향)로 이루어지는 운동 파라미터와, ZMP(Zero Moment Point)로 정의되는 바닥 반력 파라미터로 구성된다. 또한, 『위치』는 X, Y, Z 좌표계로, 『자세』는 X, Y, Z축에 대한 각도로 표시된다. 따라서, 「경사」도, 자세의 파라미터의 일부이다.

보용은 1보(양 다리 지지기(支持期)의 초기부터 한쪽 다리 지지기의 종단) 사이의 운동 궤적(궤도)과 바닥 반력 궤적(궤도)으로 이루어지고, 일련의 보행은 1보의 보용이 복수 개 이어진 것으로 한다.

또, 제어부(68a)에 있어서, 팔 제어부는 작업 내용에 따라서 상기 팔부 링크(5)를 구동 제어하는 동시에, 머리 제어부는 화상 인식 시스템의 지시에 따라 머리부 요동 기구(48)를 구동 제어한다.

대국적 안정화 제어 계산부(68b)는, 공유 메모리(68c)에 격납된 로봇(1)의 상태량을 나타내는 경사계(60) 등의 출력 및 6축력 센서(58)로 이루어지는 외계 센서의 출력에 의거하여, 도 5에 도시하는 바와 같이, 적어도 목표 조작량(구체적으로는 모멘트, 보다 구체적으로는, 목표 ZMP 방향의 모델 조작 모멘트(Mmd1))을 입력하고, 상기 목표치를 만족하도록 제어 대상인 로봇(1)의 목표 거동을 출력하는 동력학 모델(로봇 섭동 동력학 모델)에 의거하여, 적어도 상기 동력학 모델과 로봇 (1)의 상태량, 보다 구체적으로는 경사계(60)를 통해 측정한 상체(3)의 연직축에 대한 경사(경사 각도)의 편차(θerr)에 따른 상기 목표치(목표 ZMP 방향의 모델 조작 모멘트(Mmd1))의 수정량을 적어도 상기 동력학 모델에 부가적으로 입력하여 상기 동력학 모델의 거동을 수정하는 동력학 모델 거동 수정 수단(실 기울기 편차 제어 피드백측)을 구비하는 동시에, 상기 동력학 모델의 거동을 추종하도록, 10R(L) 등의 전동 모터(구동 모터)의 작동을 제어하는 제어 수단, 구체적으로는 10R(L) 등의 전동 모터를 구동하여 상기 관절을 변위 제어하는 관절 변위 제어 수단(변위 컨트롤러)을 구비한다. 또한, 그 상세한 것은, 먼저 본 출원인이 일본국 특개평 5-337849호 공보에 기재하였으므로, 더 이상의 설명은 생략한다.

또한, 조작용 ECU(94)는 메모리(94a)를 구비하고, 메모리(94a)는 외부 메모리로서 기능한다. 또한, 10R(L) 등의 전동 모터의 통전 회로에는 전류 센서(102)가 설치되어 전동 모터에 공급되는 통전 전류를 표시하는 신호를 출력하는 동시에, 전동 모터의 적절한 위치에는 온도 센서(104)가 설치되어 그 온도를 표시하는 신호를 출력한다.

이어서, 본 발명의 특징인 이상 검지(에러 체크)에 대해서 도 6의 플로우 차트를 참조하여 설명한다. 또한, 도 6의 플로우 차트에 도시하는 프로그램은, 2.5msec마다 실행된다.

우선, S10에서 메인 ECU(68)의 대국적 안정화 제어 계산부(68b)는, 상태량, 즉, 상기한 동력학 모델과 로봇(1)의 경사 각도의 편차(기울기 편차)(θerr), 보다 상세하게는 X축 방향의 편차(θerrx) 및 Y축 방향의 편차(θerry)가 각각 소정 각 도(예를 들면 20도)를 초과하는지 여부를 판단함으로써 에러 체크(이상 검지(자기 진단))를 행한다.

대국적 안정화 제어 계산부(68b)는 편차가 각각 소정 범위에 있으면 정상으로 판단하는 동시에, X축 방향 혹은 Y축 방향의 편차가 소정 범위에 없을 때는 상태량이 이상인 값이라고 판단하여 S12로 진행하고, 에러 정보(이상 정보), 즉, 편차(θerrx) 혹은 (θerry)가 과대한 취지의 에러 정보를 출력하고, 이어서 S14로 진행하여, 그 때의 자세 파라미터를 출력한다. 자세 파라미터는 상기한 상체(3) 등의 위치·자세 파라미터에 추가하여, 편차(θerr) 및 로봇(1)이 기동되고 난 후의 시간도 포함한다.

이어서 S16으로 진행하고, 대국적 안정화 제어 계산부(68b)는, 에러 정보를 공유 메모리(68c)에 기입한다. 또한, 도 4에 도시하는 바와 같이, 에러 정보는, 불량 검지부(68d)에도 전송된다.

따라서, S18에서 불량 검지부(68d)는, 내부 시계의 타임 스탬프를 첨부한 에러 발생 로그(기록)를 출력, 즉, 에러 정보(이상 정보)를 이상이 발생한 일시를 함께 출력한다. 불량 검지부(68d)의 출력은, 불량 정보 통합 해석부(68e)로 전송된다.

따라서, S20에서 불량 정보 통합 해석부(68e)는, 에러의 순위(불량도)를 행동 계획부(68f)에 통지, 즉, 에러 정보에 의거해 에러(이상)의 순위(불량도)를 판정하여, 판정 결과와 발생 개소(이 경우, 대국적 안정화 제어 계산부(68b))를 표시하는 출력을 발생한다. 또, S22에서 무선 시스템을 통해 조작용 ECU(94)에 출력을 전송하고, 그 인디케이터에 표시하여 에러(이상)가 검지된 것을 조작자에게 통지한다.

따라서, S24에서 행동 계획부(68f)는, 에러의 순위에 따라 다음 동작(행동)을 결정하고, 각 부위(제어부(68a) 등)에 지시를 보내는, 즉, 판정된 불량도에 따라, 로봇(1)을 안정된 상태로 이행시키는 제어를 행하는, 구체적으로는, 판정된 불량도에 따라, 소정의 행동 계획표에 의거해 로봇(1)이 안정된 상태로 이행하도록 보행의 정지 등의 안정 상태 이행 제어를 지시한다. 따라서, S26에서 지시를 받은 각 부위(제어부(68a) 등)는, 행동 계획표에 따라서 제어를 행한다.

도 7은, 그 행동 계획표를 도시하는 설명도이다. 도시와 같이, 대국적 안정화 제어에 있어서 순위(불량도)는 FATAL로 되고, 그 경우는 로봇(1)을 즉시 정지시키도록, 제어부(68a)에 지령이 이루어진다. 또한, 순위(불량도)는 이하로 이루어진다.

FATAL… 에러(이상)의 정도가 큰 것을 의미한다. 따라서, 이 경우는 로봇을 즉시 정지시키도록 제어가 행해진다.

WARNING… 에러(이상)의 정도가 중간 정도인 것을 의미한다. 따라서, 이 경우는 로봇을 즉시 정지시키지 않고, 그 1보, 즉, 동작 중의 1보의 보행 동작이 종료할 때까지 제어를 계속하는 동시에, 그것이 종료한 후에 정지시키는 안정 상태 이행 제어가 행해진다.

SMALL… 에러(이상)의 정도가 경미한 것을 의미한다. 따라서, 이 경우는 조작자에게 통지하는 정도로 멈추고, 로봇의 정지 제어는 행하지 않는 것으로 한다.

도 6의 플로우 차트의 설명으로 되돌아가면, 이어서 S28에서 행동 계획부(68f)는, 로봇(1)의 동작이 종료한 것을 확인한 후, 이 경우는 로봇(1)이 즉시 정지한 것을 확인한 후, 에러의 해석에 필요한 보행 데이터(구체적으로는, 상기한 운동 파라미터와 바닥 반력 파라미터 등)에 타임 스탬프를 첨부하여 작성한다.

이어서 S30으로 진행하고, 보행 데이터와 에러 로그(기록)를 조작용 ECU(94)에 무선 시스템을 통해 전송하고, 그 메모리(외부 메모리)(94a)에 보존(격납)한다. 이어서 S32로 진행하여, 에러 코드(이상 정보)와 자세 파라미터를 내부 플래시 메모리(내부 메모리)(68g)에 보존(격납)한다.

상기는 메인 ECU(68)가 행하는 대국적 안정화 제어의 이상 검지인데, 이어서(머리부용의 분산 ECU(86)를 제외한다) 분산 ECU(70)부터 84까지의 에러 체크(이상 검지)에 대해서 설명하면, S34에서 이를 행한다.

도 8은 S34의 에러 체크를 표시하는 서브 루틴 플로우 차트이다.

이하 설명하면, S100에서 70부터 84까지의 15개의 분산 ECU에서 각각 출력이 소정 범위에 있는가 등을 판단함으로써 에러 체크(이상 검지)를 행한다. 구체적으로는, 10R(L) 등의 전동 모터, 로터리 인코더(56) 및 경사계(60) 등의 내계 센서 및 6축력 센서(외계 센서)(58)의 출력 등이 소정 범위에 없는지의 여부를 판단함으로써 에러인지 여부를 체크(자기 진단)한다.

보다 구체적으로는, 10R(L) 등의 전동 모터에 관해서는, 상기한 바와 같이, 전류 센서(102) 및 온도 센서(104)의 출력으로부터 검출된 통전 전류 및 온도를 각각 설정되는 소정 범위에 있는지 여부를 판단하고, 검출된 통전 전류 및 온도 중 적어도 어느 하나가 각각 설정되는 소정 범위에 없을 때, 에러로 판단한다.

또, 로터리 인코더(56) 및 경사계(60)에 관해서는, 출력(경사계(60)의 경우는 메인 자이로컴퍼스의 출력)으로부터 검출된 값(경사 각도)이 소정 범위에 있는지 여부를 판단하고, 그 출력이 소정 범위에 없을 때, 에러로 판단(자기 진단)한다. 또한, 경사계(60)의 에러 검지는, 예를 들면 분산 ECU(70)가 행한다.

6축력 센서용의 분산 ECU(82)에 관해서는, 마찬가지로, 6축력 센서(58)의 출력이 소정 범위에 있는지 판단하고, 센서 출력이 소정 범위에 없을 때, 에러로 판단(자기 진단)한다.

배터리용의 분산 ECU(84)에 관해서는, 전압 센서(90)의 출력으로부터 검출된 배터리(64)의 출력 전압을 소정치와 비교하고, 출력 전압이 소정치 미만으로 되었을 때, 배터리(64)가 에러로 판단(자기 진단)한다.

에러로 판단되었을 때는, S102로 진행하고, 에러 정보를 메인 ECU(68)에 전송한다. 도 9는 이들 처리를 도시하는 타임 차트이다.

이어서 머리부용의 분산 ECU(86)의 에러 체크에 대해서 설명하면, S36에서 이를 행한다.

도 10은 그 중의 무선 시스템의 에러 체크를 표시하는 서브 루틴 플로우 차트이다.

이하 설명하면, S200에서 무선 시스템의 디바이스(이서넷(등록 상표)의 어댑터 등)를 사용할 수 없는지, 혹은 네트워크 처리 결과가 소정 범위 외의 값인지(또는 네트워크 처리 결과가 소정 범위 외의 값을 검지하는지) 여부를 체크(자기 진 단)하고, 긍정될 때에는 S202로 진행하여, 에러 정보를 메인 ECU(68)로 전송한다.

또, 도 11은 그 중의 화상 인식 시스템 및 음성 인식 시스템의 에러 체크를 표시하는 서브 루틴 플로우 차트이다.

이하 설명하면, S300에서 요청에 대해 실행할 수 없는지, 혹은 결과가 소정 범위 외인지 여부를 체크(자기 진단)하고, 긍정될 때에는 S302로 진행하여, 메인 ECU(68)로 에러 정보를 전송한다. 도 12는 이들 무선계 및 화상·음성 인식계의 처리를 도시하는 타임 차트이다.

도 6의 플로우 차트의 설명으로 되돌아가면, 메인 ECU(68)는, 분산 ECU로부터 에러 정보의 송신이 있는 경우, S16에서 에러 정보를 공유 메모리(68c)에 기입, S18로 진행하여 타임 스탬프를 첨부하여 에러 발생 로그를 출력하여, S20 이후로 진행하고 상기한 바와 같은 처리를 행한다.

여기서, 분산 ECU로부터 에러 정보가 출력된 경우의 S24에 있어서의 행동 계획부의 처리에 대해서 도 7을 참조하여 설명하면, 10R(L) 등의 전동 모터가 이상인 것으로 판단된 경우, 상기한 바와 같이, 이상 정보에 근거하여 이상 불량도(순위)가 FATAL, WARNING, SMALL로 판정되고, FATAL로 판정될 때에는, 로봇(1)을 즉시 정지시키는 안정상태 이행 제어가 실행된다.

또, WARNING으로 판정될 때에는, 로봇(1)의 동작 중의 1보가 종료할 때까지는 지금까지의 제어가 계속되는 동시에, SMALL로 판정될 때는, 조작자에게 통지하는 것을 멈추고, 로봇(1)의 제어는 그대로 계속된다.

또한, 상기한 3종류의 불량도(순위)는 10R(L) 등의 전동 모터의 에러 검지에 대해서만 준비되고, 그 이외의 에러의 경우는 1종류의 불량도만이 준비된다. 즉, 경사계(60)에 관해서는 에러라고 판단된 경우, FATAL로만 판정되고, 그 경우의 행동은 메인 자이로컴퍼스 대신, 서브 자이로컴퍼스의 출력을 사용하여 로봇(1)을 즉시 정지시키는 안정 상태 이행 제어가 실행된다.

6축력 센서(58)에 관해서는 에러로 판단된 경우, 마찬가지로 FATAL로만 판정되고, 그 경우의 행동은 센서의 이론치를 사용하여 로봇(1)을 즉시 정지시키는 안정 상태 이행 제어가 실행된다.

또, 전원 시스템(배터리(64))에 관해서는 에러로 판단된 경우, WARNING으로만 판정되고, 이 경우는, 로봇(1)의 보행 동작이 종료할 때까지는 그때까지의 제어가 계속된다. 이것은 무선 시스템, 음성 인식 시스템 및 화상 인식 시스템에 관해서도 동일하다. 즉, 이러한 경우에는 로봇(1)의 전도의 가능성이 적으므로, 그 동작 종료까지는 제어를 계속하도록 했다. 또한, 이러한 경우, 소정 시간, 예를 들면 1min(분) 간, 출력이 없을 때, 즉시 로봇(1)을 정지시키는 제어를 행해도 된다.

상기와 같이, 본 실시 형태에 있어서는, 로봇(1)의 상태량이 이상인 값인지 여부, 혹은 경사계(60) 등 내계 센서, 혹은 10R(L) 등의 전동 모터 등의 적어도 어느 하나가 이상(에러)인지 여부를 자기 진단하고, 이상인 것으로 판정되었을 때, 그 이상 정보(에러 정보)를 이상이 발생한 일시를 함께 출력하여 내부 플래시 메모리(68g)에 격납하는 동시에, 외부 메모리(94a)에 격납하도록 구성하였기 때문에, 이상 검지의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 또한 이상이 발생한 일시를 함께 격납함으로써 이상이 되는 경위를 정확하게 파악할 수 있게 된다.

또, 이상 정보를 이상이 발생한 일시를 함께 출력하는 동시에 그 출력을 로봇(1)의 상태량을 나타내는 파라미터(자세 파라미터 등)과 함께 내부 플래시 메모리(68g)와 외부 메모리(94a)에 격납하도록 구성하였으므로, 이상의 발생 일시에 부가하여 상태량을 나타내는 파라미터를 함께 격납하는 것으로서 이상이 되는 경위를 한층 정확하게 파악할 수 있고, 따라서, 이상 검지의 신뢰성을 한층 향상시킬 수 있다.

또한, 대국적 안정화 제어제어를 행할 때도 동력학 모델과 로봇(1)의 상태량의 편차(θerr)가 소정치를 초과할 때, 상태량이 이상인 값으로 자기 진단하도록 구성하였기 때문에, 상기항 효과에 부가하여, 상태량의 이상을 정밀하게 검지할 수 있어 이상 검지의 신뢰성을 향상시킬 수 있게 된다.

이와 같이, 본 실시 형태에 있어서는, 구동 모터(전동 모터(10R(L) 등)와, 내부의 상태량을 측정하는 내계 센서를 적어도 구비하고, 탑재된 마이크로 컴퓨터로 이루어지는 제어 유닛(메인 ECU(68))으로 적어도 상기 내계 센서의 출력으로부터 획득한 상태량에 의거해 상기 구동 모터(전동 모터)를 작동시켜 이동하는 이동 로봇의 이상을 검지하는 이상 검지 장치에 있어서, 보다 구체적으로는, 적어도 상체(3)와, 상기 상체에 관절을 통해 요동 가능하게 연결되는 동시에, 선단에 관절을 통해 발부(22)가 연결되는 복수개(보다 구체적으로는 2개)의 다리부 링크(2)와, 상기 관절을 각각 구동하는 구동 모터(전동 모터(10R(L)) 등)와, 적어도 내부의 상태량을 측정하는 내계 센서를 구비하고, 탑재된 마이크로 컴퓨터로 이루어지는 제어 유닛(메인 ECU(68))에 있어서 적어도 상기 내계 센서의 출력으로부터 획득한 상태량에 근거하여 상기 구동 모터(전동 모터)를 작동시켜(구동하여) 이동하는 다리식 이동 로봇의 이상을 검지하는 이상 검지 장치에 있어서, 상기 내계 센서 및 상기 구동 모터를 적어도 포함하는 상기 로봇의 탑재 기기군의 각각에 분산하여 배치되어 상기 내계 센서 및 탑재 기기군의 적어도 어느 하나가 이상인지 여부를 자기 진단하는 복수개의 분산 제어 유닛(분산 ECU(70) 부터 (86), S34, S36, S100, S200, S300)을 구비하는 동시에, 상기 상태량이 상기 로봇의 상체의 자세에 대한 상태량이고, 상기 제어 유닛이, 상기 상태량이 이상인 값인지 여부를 자기 진단하는 자기 진단 수단(S10), 상기 자기 진단 수단에 의해 상기 상태량이 이상인 값이라고 자기 진단되었을 때, 또는 상기 복수개의 분산 제어 유닛에 의해 상기 내계 센서 및 탑재 기기군의 적어도 어느 하나가 이상이라고 자기 진단되었을 때, 그 이상 정보를 상기 제어 유닛에 설치된 공유 메모리(68c)에 격납하는 동시에(S16), 상기 이상이 발생한 일시를 붙여 출력하는 이상 정보 출력 수단(S18), 및 상기 이상 정보 출력 수단의 출력을, 상기 제어 유닛에 설치된 내부 메모리(내부 플래시 메모리(68g))에 격납하는 동시에, 상기 로봇의 외부에 설치된 외부 메모리(94a)에 격납하는 이상 정보 격납 수단(S30, S32)을 구비하도록 구성하였다.

또, 구동 모터(전동 모터10R(L) 등)와, 내부의 상태량을 측정하는 내계 센서를 적어도 구비하고, 탑재된 마이크로 컴퓨터로 이루어지는 제어 유닛(메인ECU(68))으로 적어도 상기 내계 센서의 출력으로부터 획득한 상태량에 따라서 상기 구동 모터(전동 모터)를 작동시켜(구동하여) 이동하는 이동 로봇의 이상을 검지하는 이상 검지 장치에 있어서, 보다 구체적으로는 적어도 상체(3)와 상기 상체에 관절을 통해 유동 가능하게 연결되는 동시에, 선단에 관절을 통해 발부가 연결되는 복수개의 다리부 링크(2)와, 상기 관절을 각각 구동하는 구동 모터(전동 모터10R(L) 등)와, 적어도 내부의 상태량을 측정하는 내계 센서를 구비하고, 탑재된 마이크로 컴퓨터로 이루어지는 제어 유닛(메인ECU(68))에 있어서 적어도 상기 내계 센서의 출력으로부터 획득한 상태량에 근거하여 상기 구동 모터(전동 모터)를 작동시켜(구동하여) 이동하는 다리식 이동 로봇의 이상을 검지하는 이상 검지 장치에 있어서, 상기 내계 센서 및 상기 구동 모터를 적어도 포함하는 상기 로봇의 탑재 기기군의 각각에 분산하여 배치되어 상기 내계 센서 및 탑재 기기군의 적어도 어느 하나가 이상인지 여부를 자기 진단하는 복수개의 분산 제어 유닛(분산 ECU(70) 부터 (86), S34, S36, S100, S200, S300)을 구비하는 동시에, 상기 상태량이 상기 로봇의 상체의 자세에 대한 상태량이고, 상기 제어 유닛이, 상기 상태량이 이상인 값인지 여부를 자기 진단하는 자기 진단 수단(S10), 상기 자기 진단 수단에 의해 상기 상태량이 이상인 값이라고 자기 진단되었을 때, 또는 상기 복수개의 분산 제어 유닛에 의해 상기 내계 센서 및 탑재 기기군의 적어도 어느 하나가 이상이라고 자기 진단되었을 때, 그 이상 정보를 상기 제어 유닛에 설치된 공유 메모리(68c)에 격납하는 동시에(S16), 상기 이상이 발생한 일시를 붙여 출력하는 이상 정보 출력 수단(S18), 및 상기 이상 정보 출력 수단의 출력을, 상기 로봇의 상태량을 표시하는 파라미터, 보다 구체적으로는 자세 파라미터와 함께 상기 제어 유닛에 설치된 내부 메모리(내부 플래시 메모리(68g))에 격납하는 동시에, 상기 로봇의 외부에 설치된 외부 메모리(94a)에 격납하는 이상 정보 격납 수단(S30, S32)을 구비하도록 구성하였다.

또, 상기 제어 유닛은 적어도 목표 조작량을 입력하고, 상기 목표 조작량을 만족하도록 제어 대상인 상기 로봇의 목표 거동을 출력하는 동력학 모델에 근거하여, 적어도 상기 동력학 모델과 상기 로봇의 상체의 자세에 대한 상태량의 편차에 따른 상기 목표치의 수정량을 적어도 상기 동력학 모델에 부가적으로 입력하여 상기 동력학 모델의 거동을 수정하는 동력학 모델 거동 수정 수단(대국적 안정화 제어 계산부(68b)) 및 상기 동력학 모델의 거동을 추종하도록, 상기 구동 모터(전동 모터)의 작동을 제어하는 제어 수단, 보다 구체적으로는 상기 전동 모터를 구동하여 상기 관절을 변위 제어하는 관절 변위 제어 수단(대국적 안정화 제어 계산부(68b))를 구비하는 동시에, 상기 자기 진단 수단(S10)은 상기 동력학 모델과 상기 로봇의 상체의 자세에 대한 상태량의 편차, 보다 구체적으로는 경사(각도)의 편차(θerr)가 소정값을 초과했을 때, 상기 상태량이 이상인 값으로 자기 진단하도록 구성하였다.

또, 상기 로봇이 적어도 상체(3)와, 상기 상체에 관절을 통해 요동 가능하게 연결되는 동시에, 선단에 관절을 통해 발부가 연결되는 복수 개의 다리부 링크(2)를 구비하는 다리식 이동 로봇으로서, 상기 내계 센서가 상기 상체(3)의 연직축에 대한 경사를 나타내는 출력을 발생시키는 경사계(60)를 포함하는 동시에, 상기 분산 제어 유닛(분산 ECU(70), S10, S34, S100)은, 상기 경사계의 출력이 소정 범위에 없을 때, 상기 경사계가 이상이라고 자기 진단하도록 구성했다.

또, 상기 로봇이 적어도 상체(3)와, 상기 상체에 관절을 통해 요동 가능하게 연결되는 동시에, 선단에 관절을 통해 발부가 연결되는 복수 개의 다리부 링크를 구비하는 다리식 이동 로봇으로서, 상기 내계 센서가 상기 관절의 각도, 각속도 및 각가속도 중의 적어도 어느 하나를 나타내는 출력을 발생시키는 각도 검출기(로터리 인코더(56))를 포함하는 동시에, 상기 분산 제어 유닛(분산 ECU(70), S10, S34, S100)은, 상기 각도 검출기의 출력이 소정 범위에 없을 때, 상기 각도 검출기가 이상인 것으로 자기 진단하도록 구성했다.

또, 상기 탑재 기기군이, 촬상한 화상을 표시하는 출력을 발생시키는 시각 센서(50)를 포함하도록 구성했다.

또, 상기 탑재 기기군이, 상기 로봇에 작용하는 바닥 반력을 측정하는 바닥 반력 검출기(6축력 센서(58))를 포함하는 동시에, 상기 분산 제어 유닛(분산 ECU(82), S10, S34, S100)은 상기 바닥 반력 검출기의 출력이 소정 범위에 없을 때, 상기 바닥 반력 검출기가 이상인 것으로 자기 진단하도록 구성했다.

또, 상기 탑재 기기군이, 상기 구동 모터(전동 모터)에 공급되는 전류 및 상기 구동 모터(전동 모터)의 온도를 검출하는 센서군(전류 센서(102), 온도 센서(104))을 포함하는 동시에, 상기 분산 제어 유닛(분산 ECU(70) 등, S10, S34, S100)은 상기 검출된 전류 및 온도 중 적어도 어느 하나가 각각 설정되는 소정 범위에 없을 때, 상기 구동 모터(전동 모터)가 이상인 것으로 자기 진단하도록 구성했다.

또, 상기 탑재 기기군이, 상기 제어 유닛 및 상기 구동 모터(전동 모터)에 통전하는 배터리(64) 및 그 전압을 표시하는 출력을 발생시키는 전압 센서(90)를 포함하는 동시에, 상기 분산 제어 유닛(분산 ECU(84), S10, S34, S100)은, 상기 전압 센서의 출력이 소정치 미만일 때, 상기 배터리가 이상인 것으로 자기 진단하도록 구성했다.

또, 상기 탑재 기기군이, 조작자와의 음성에 의한 교신을 가능하게 하는 음성 인식 장치(음성 입출력 장치(52) 등)를 포함하도록 구성했다.

또한, 상기 로봇의 외부에 배치되어 상기 외부 메모리를 포함하는, 마이크로 컴퓨터로 이루어지는 조작용 제어 유닛(조작용 ECU(94))과, 및 상기 제어 유닛과 상기 조작용 제어 유닛을 통신 자유롭게 접속하는 통신 수단(통신 장치(96))을 구비하는 동시에, 상기 분산 제어 유닛(분산 ECU(86), S10, S36, S200)은, 상기 통신 수단이 이상이 있는지 여부를 자기 진단하도록 구성했다.

또한, 상기에 있어서, 구동 모터(전동 모터) 및 내계 센서 등의 이상 검지에 있어서 출력을 소정치, 환언하면 고정치와 비교함으로써 이상을 검지했는데, 테이블 혹은 맵을 설치해 행해도 된다. 예를 들면, 전원 시스템(배터리(64))에 대해서 설명하면, 시간, 예정되는 보행으로부터 추정되는 일량 등으로 추정 배터리 전압을 테이블 혹은 맵으로 설정해 두고, 이를 검색하여 소정치로 해도 된다.

6축력 센서(58)에 대해서 말하자면, 예를 들면, 예상되는 보행에 있어서의 거리, 시간 등으로부터 로봇(1)에 작용하는 바닥 반력의 경시적인 변화를 테이블 혹은 맵으로서 설정해 두고, 이를 검색하여 소정치로 해도 된다.

또, 이동 로봇으로서 휴먼노이드형의 다리식 이동 로봇을 예로 들어 설명했는데, 이에 한정되지 않고, 본 발명은 차륜식, 크롤러(crawler)식의 이동 로봇에 동일하게 타당한 동시에, 다리식 이동 로봇으로서도 3개 이상의 다리부 링크를 구비한 것에도 동일하게 타당하다.

또, 구동 모터로서 전동 모터를 예로 들어 설명했는데, 이에 한정되지 않고, 본 발명은, 유압 모터, 공압 모터 등의 유체압 모터 등에도 동일하게 타당하다.

본 발명에 의하면, 이동 로봇의 이상 검지 장치에 있어서 내부의 상태량이 이상인 값인지 여부, 혹은 내계 센서 등의 적어도 어느 하나가 이상이 있는지 여부를 자기 진단하고, 이상이 있다고 판정되었을 때, 그 이상 정보를 이상이 발생한 일시를 함께 출력하여 내부 메모리에 격납하는 동시에, 외부 메모리에 격납하도록 구성하였으므로 이동 로봇의 이상 검지의 신뢰성을 향상시킬 수 있고, 이상의 발생 일시를 함께 격납함으로써 이상하게 된 경위를 정확하게 파악할 수 있게 된다. 또 한, 이상의 발생 일시에 부가하여 상태량을 나타내는 파라미터를 함께 외부 메모리에 격납할 수 있도록 하였다. 따라서, 본 발명은 이동 로봇의 이상 검지 장치 등에 적용 가능하다.

Claims (11)

1. 적어도 구동 모터와, 내부의 상태량을 측정하는 내계 센서를 구비하고, 탑재된 마이크로 컴퓨터로 이루어지는 제어 유닛으로 적어도 상기 내계 센서의 출력으로부터 획득한 상태량에 의거해 상기 구동 모터를 작동시켜 이동하는 이동 로봇의 이상을 검지하는 이상 검지 장치에 있어서, 상기 내계 센서 및 상기 구동 모터를 적어도 포함하는 상기 로봇의 탑재 기기군의 각각에 분산하여 배치되어 상기 내계 센서 및 탑재 기기군의 적어도 어느 하나가 이상인지 여부를 자기 진단하는 복수개의 분산 제어 유닛을 구비하는 동시에, 상기 상태량이 상기 로봇의 상체의 자세에 대한 상태량이고, 상기 제어 유닛이,

   a. 상기 상태량이 이상인 값인지 여부를 자기 진단하는 자기 진단 수단,

   b. 상기 자기 진단 수단에 의해 상기 상태량이 이상인 값이라고 자기 진단되었을 때, 또는 상기 복수개의 분산 제어 유닛에 의해 상기 내계 센서 및 탑재 기기군의 적어도 어느 하나가 이상이라고 자기 진단되었을 때, 그 이상 정보를 상기 제어 유닛에 설치된 공유 메모리에 격납하는 동시에, 상기 이상이 발생한 일시를 붙여 출력하는 이상 정보 출력 수단, 및

   c. 상기 이상 정보 출력 수단의 출력을, 상기 제어 유닛에 설치된 내부 메모리에 격납하는 동시에, 상기 로봇의 외부에 설치된 외부 메모리에 격납하는 이상 정보 격납 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇의 이상 검지 장치.
2. 적어도 구동 모터와, 내부의 상태량을 측정하는 내계 센서를 구비하고, 탑재된 마이크로 컴퓨터로 이루어지는 제어 유닛으로 적어도 상기 내계 센서의 출력으로부터 획득한 상태량에 의거해 상기 구동 모터를 작동시켜 이동하는 이동 로봇의 이상을 검지하는 이상 검지 장치에 있어서, 상기 내계 센서 및 상기 구동 모터를 적어도 포함하는 상기 로봇의 탑재 기기군의 각각에 분산하여 배치되어 상기 내계 센서 및 탑재 기기군의 적어도 어느 하나가 이상인지 여부를 자기 진단하는 복수개의 분산 제어 유닛을 구비하는 동시에, 상기 상태량이 상기 로봇의 상체의 자세에 대한 상태량이고, 상기 제어 유닛이,

   d. 상기 상태량이 이상인 값인지 여부를 자기 진단하는 자기 진단 수단,

   e. 상기 자기 진단 수단에 의해 상기 상태량이 이상인 값이라고 자기 진단되었을 때, 또는 상기 복수개의 분산 제어 유닛에 의해 상기 내계 센서 및 탑재 기기군의 적어도 어느 하나가 이상이라고 자기 진단되었을 때, 그 이상 정보를 상기 제어 유닛에 설치된 공유 메모리에 격납하는 동시에, 상기 이상이 발생한 일시를 붙여 출력하는 이상 정보 출력 수단, 및

   f. 상기 이상 정보 출력 수단의 출력을, 상기 로봇의 상태량을 표시하는 파라미터와 함께 상기 제어 유닛에 설치된 내부 메모리에 격납하는 동시에, 상기 로봇의 외부에 설치된 외부 메모리에 격납하는 이상 정보 격납 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇의 이상 검지 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 제어 유닛은,

   g. 적어도 목표 조작량을 입력하고, 상기 목표 조작량을 만족하도록 제어 대상인 상기 로봇의 목표 거동을 출력하는 동력학 모델에 근거하여, 적어도 상기 동력학 모델과 상기 로봇의 상체의 자세에 대한 상태량의 편차에 따른 상기 목표치의 수정량을 적어도 상기 동력학 모델에 부가적으로 입력하여 상기 동력학 모델의 거동을 수정하는 동력학 모델 거동 수정 수단과, 및

   h. 상기 동력학 모델의 거동을 추종하도록, 상기 구동 모터의 작동을 제어하는 제어 수단을 구비하는 것인 동시에, 상기 자기 진단 수단은, 상기 동력학 모델과 상기 로봇의 상체의 자세에 대한 상태량의 편차가 소정값을 초과할 때, 상기 상태량이 이상인 값으로 자기 진단하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇의 이상 검지 장치.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 로봇이, 적어도 상체와, 상기 상체에 관절을 통해 요동 가능하게 연결되는 동시에, 선단에 관절을 통해 발부가 연결되는 복수개의 다리부 링크를 구비하는 다리식 이동 로봇으로서, 상기 내계 센서가 상기 로봇의 상체의 연직축에 대한 경사를 나타내는 출력을 발생시키는 경사계를 포함하는 동시에, 상기 분산 제어 유닛은, 상기 경사계의 출력이 소정 범위에 없을 때, 상기 경사계가 이상인 것으로 자기 진단하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇의 이상 검지 장치.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 로봇이, 적어도 상체와, 상기 상체에 관절을 통해 요동 가능하게 연결되는 동시에, 선단에 관절을 통해 발부가 연결되는 복수개의 다리부 링크를 구비하는 다리식 이동 로봇으로서, 상기 내계 센서가 상기 관절의 각도, 각속도 및 각가속도 중 적어도 어느 하나를 나타내는 출력을 발생시키는 각도 검출기를 포함하는 동시에, 상기 분산 제어 유닛은, 상기 각도 검출기의 출력이 소정 범위에 없을 때, 상기 각도 검출기가 이상인 것으로 자기 진단하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇의 이상 검지 장치.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 탑재 기기군이, 촬상한 화상을 표시하는 출력을 발생시키는 시각 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇의 이상 검지 장치.
7. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 탑재 기기군이, 상기 로봇에 작용하는 바닥 반력을 측정하는 바닥 반력 검출기를 포함하는 동시에, 상기 분산 제어 유닛은, 상기 바닥 반력 검출기의 출력이 소정 범위에 없을 때, 상기 바닥 반력 검출기가 이상인 것으로 자기 진단하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇의 이상 검지 장치.
8. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 탑재 기기군이, 상기 구동 모터에 공급되는 전류 및 상기 구동 모터의 온도를 검출하는 센서군을 포함하는 동시에, 상기 분산 제어 유닛은, 상기 검출된 전류 및 온도 중 적어도 어느 하나가 각각 설정되는 소정 범위에 없을 때, 상기 구동 모터가 이상인 것으로 자기 진단하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇의 이상 검지 장치.
9. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 탑재 기기군이, 상기 제어 유닛 및 상기 구동 모터에 통전하는 배터리 및 그 전압을 나타내는 출력을 발생시키는 전압 센서를 포함하는 동시에, 상기 분산 제어 유닛은, 상기 전압 센서의 출력이 소정치 미만일 때, 상기 배터리가 이상인 것으로 자기 진단하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇의 이상 검지 장치.
10. 제1항 또는 제2항에 있어서,

    상기 탑재 기기군이, 조작자와의 음성에 의한 교신을 가능하게 하는 음성 인식 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇의 이상 검지 장치.
11. 제1항 또는 제2항에 있어서,

    i. 상기 로봇의 외부에 배치되어 상기 외부 메모리를 포함하는, 마이크로 컴퓨터로 이루어지는 조작용 제어 유닛과, 및

    j. 상기 제어 유닛과 상기 조작용 제어 유닛을 통신 자유롭게 접속하는 통신 수단을 더 구비하는 동시에, 상기 분산 제어 유닛은, 상기 통신 수단이 이상이 있는지의 여부를 자기 진단하는 것을 특징으로 하는 이동 로봇의 이상 검지 장치.

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