KR100643718B1

KR100643718B1 - Abnormality detector of moving robot

Info

Publication number: KR100643718B1
Application number: KR1020057011238A
Authority: KR
Inventors: 나오히데 오가와; 유이치로 가와구치; 마사키 아이하라; 다카시 마츠모토
Original assignee: 혼다 기켄 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2005-06-17
Filing date: 2003-02-14
Publication date: 2006-11-10
Also published as: KR20050089834A

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 출력하고, 그에 따라서 이상의 불량도를 판정하는 동시에, 판정된 불량도에 따라, 이동 로봇을 안정된 상태로 이행시키도록 구성하였기 때문에, 이상 검지 결과를 효과적으로 활용할 수 있다. 또한, 판정된 불량도에 따라 안정된 상태로 이행시키도록 구성하였기 때문에, 그 이행도 적절한 것으로 할 수 있다. The abnormality detection device of the mobile robot 1 self-diagnoses whether the internal state amount is abnormal or at least one of an internal sensor or the like is abnormal, and when abnormality is determined, the abnormality information is output. As a result, the abnormality degree is determined accordingly, and the mobile robot is shifted to a stable state in accordance with the determined degree of failure, so that the abnormality detection result can be effectively utilized. Moreover, since it was comprised so that it might transition to a stable state according to the determined defect degree, the transition can also be made suitable.

Description

Abnormality detection device of mobile robot {ABNORMALITY DETECTOR OF MOVING ROBOT}

본 발명은 이동 로봇의 이상(異常) 검지 장치에 관한 것이다. The present invention relates to an abnormality detection device for a mobile robot.

이동 로봇, 예를 들면 2족 보행식 이동 로봇의 이상 검지 장치로는, 일본국 특개2001-150374호 공보 기재의 기술이 알려져 있다. 이 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.As an abnormality detection apparatus of a mobile robot, for example, a biped walking mobile robot, the technique of Unexamined-Japanese-Patent No. 2001-150374 is known. In this technique, the abnormality in the system is self-diagnosed, and the diagnosis results are output to the user (operator) through a voice output device and a communication interface in a natural conversation form by voice.

그러나, 상기한 종래 기술에서는, 진단 결과를 출력하는 것만으로, 이상 등이 생겼을 때에 로봇을 안정된 상태로 이행시키는 점에 대해서는 아무런 대책이 없었다.However, in the above-described prior art, there is no countermeasure about shifting the robot to a stable state when an abnormality or the like occurs only by outputting a diagnosis result.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해소하고, 이상이 발생했는지 여부를 자기 진단하는 동시에, 이상이 생겼을 때는 문제점을 판정하고, 그에 따라 로봇을 안정된 상태로 이행시키고, 따라서 이상 검지 결과를 효과적으로 활용하도록 한 이동 로봇의 이상 검지 장치를 제공하는 것에 있다. Accordingly, it is an object of the present invention to solve the above problems, to self-diagnose whether an abnormality has occurred, to determine a problem when an abnormality occurs, to shift the robot to a stable state accordingly, and thus to effectively detect the abnormality. It is providing the abnormality detection apparatus of the mobile robot made to utilize.

본 발명은, 상기한 과제를 해결하기 위해서, 청구의 범위 제2항에 기재하는 바와 같이, 구동 모터와, 내부의 상태량을 측정하는 내계(內界) 센서(inner field sensor)를 적어도 구비하고, 탑재된 마이크로 컴퓨터로 이루어지는 제어 유닛으로 적어도 상기 내계 센서의 출력으로부터 얻은 상태량에 의거해 상기 구동 모터를 작동시켜 보행하는 다리식 이동 로봇의 이상을 검지하는 이상 검지 장치에 있어서, 상기 제어 유닛이, 상기 상태량이 이상인 값인지 여부, 혹은 상기 내계 센서 및 구동 모터를 적어도 포함하는 상기 로봇의 탑재 기기의 적어도 어느 하나가 이상이 있는지 여부를 자기 진단하는 자기 진단 수단, 상기 자기 진단 수단에 의해서 이상이 있다고 자기 진단되었을 때, 그 이상 정보를 출력하는 이상 정보 출력 수단, 상기 이상 정보 출력 수단의 출력을 입력하여, 상기 이상 정보에 의거해, 미리 설정된, 상기 로봇을 즉시 정지시키는 것, 및 작동중의 보행이 종료한 후에 정지시키는 것을 포함하는 복수의 순위에 따라 이상의 불량도를 판정하는 불량도 판정 수단, 및 상기 판정된 불량도에 따라, 소정의 행동 계획표에 의거해 상기 로봇이 안정된 상태로 이행하도록 제어하는 안정상태 이행 제어 수단을 구비하도록 구성했다. 이와 같이, 상태량이 이상인 값인지 여부 혹은 내계 센서 등의 적어도 어느 하나가 이상이 있는지 여부를 자기 진단하고, 이상이 있다고 판정되었을 때, 그 이상 정보를 출력하여, 그에 의거해, 미리 설정된, 로봇을 즉시 정지시키는 것, 및 작동중의 보행이 종료한 후에 정지시키는 것을 포함하는 복수의 순위에 따라 이상의 불량도를 판정하는 동시에, 판정된 불량도에 따라, 소정의 행동 계획표에 의거해 로봇을 안정된 상태로 이행시키도록 구성하였으므로, 이동 로봇의 이상 검지 결과를 효과적으로 활용할 수 있다. 또한, 판정된 불량도에 따라서 안정된 상태로 이행시키도록 구성하였기 때문에, 그 이행도 적절한 것으로 할 수 있다. 또한, 이 명세서에 있어서 「이상」이란 정상이 아닌 모든 경우를 의미하고, 열화, 고장, 손상 등 모든 사상(事象)에 의해서 정상이 아닌 것을 의미한다. MEANS TO SOLVE THE PROBLEM This invention is equipped with the drive motor and the inner field sensor which measures the internal quantity of states, as described in Claim 2, in order to solve the said subject, In the abnormality detecting device which detects the abnormality of the legged mobile robot which walks by operating the said drive motor on the basis of the state quantity acquired from the output of the said internal sensor at least with the control unit which consists of a microcomputer mounted, The said control unit is the said, Self-diagnosis means for self-diagnosing whether or not the state quantity is an abnormal value or whether at least one of the onboard equipment of the robot including at least the internal sensor and the drive motor has an error, the self-diagnosis means When diagnosed, the abnormality information output means for outputting the abnormality information and the output of the abnormality information output means. To determine an abnormal degree of defectiveness according to a plurality of rankings, including stopping the robot immediately, and stopping after the walking in operation is completed, based on the abnormality information. And steady state transition control means for controlling the robot to move to a stable state based on a predetermined action plan according to the determined degree of failure. In this way, the self-diagnosis is performed on whether or not the state quantity is an abnormal value or at least one of the internal sensor or the like is abnormal. The abnormality is determined according to a plurality of ranks including stopping immediately and stopping after the walking in operation is finished, and according to the determined defectiveness level, the robot is stabilized based on a predetermined action plan. Since it is comprised so that it may transfer to, it can utilize the abnormality detection result of a mobile robot effectively. Moreover, since it was comprised so that it might transition to a stable state according to the determined defect degree, the transition can also be made suitable. In addition, in this specification, "an abnormality" means all cases which are not normal, and means that it is not normal by all events, such as deterioration, failure, and damage.

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또한, 본 발명은, 후술하는 청구의 범위 제3항에 기재하는 바와 같이, 또한, 상기 판정된 불량도를, 상기 제어 유닛에 설치된 내부 메모리에 격납하는 동시에, 상기 로봇의 외부에 설치된 외부 메모리에 격납하는 불량도 격납 수단을 구비하도록 구성했다. 이와 같이, 판정된 불량도를 내부 메모리에 격납하는 동시에, 외부 메모리에 격납하도록 하였기 때문에, 상기한 효과에 추가하여, 이동 로봇의 이상 검지의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. In addition, as described in claim 3, the present invention further stores the determined defective degree in an internal memory installed in the control unit, and at the same time in an external memory provided outside of the robot. The defect to store was also comprised so that a storing means may be provided. Thus, since the determined defective degree is stored in the internal memory and stored in the external memory, the reliability of abnormality detection of the mobile robot can be improved in addition to the above effects.

또한, 본 발명은, 후술하는 청구의 범위 제4항에 기재하는 바와 같이, 상기 불량도 격납 수단은, 상기 불량도 판정 수단의 출력과 상기 로봇의 상태량을 표시하는 파라미터를, 상기 내부 메모리에 격납하는 동시에, 상기 외부 메모리에 격납하도록 구성했다. 이와 같이, 불량도와 로봇의 상태량을 나타내는 파라미터를 내부 메모리에 격납하는 동시에, 외부 메모리에 격납하도록 구성하였기 때문에, 상기한 효과에 추가하여, 이상에 이른 경위를 한층 더 정확하게 파악할 수 있어 이동 로봇의 이상 검지의 신뢰성을 한층 더 향상시킬 수 있는 동시에, 그 상태량을 고려하여 안정된 상태로 이행시키는 것이 가능해져, 안정 상태로의 이행도 한층 더 적절한 것으로 할 수 있다. In addition, in the present invention, as described in claim 4 described later, the defectiveness storing means stores a parameter indicating an output of the defectiveness determining means and a state amount of the robot in the internal memory. At the same time, it is configured to be stored in the external memory. As described above, since the parameters indicating the defectiveness and the state amount of the robot are stored in the internal memory and stored in the external memory, in addition to the above-described effects, it is possible to more accurately grasp the circumstances leading to the abnormality of the mobile robot. The reliability of the detection can be further improved, and the state amount can be taken into consideration in a stable state, and the transition to a stable state can be made more appropriate.

또한, 본 발명은, 후술하는 청구의 범위 제5항에 기재하는 바와 같이, 상기 제어 유닛은, 적어도 목표 조작량을 입력하고, 상기 목표 조작량을 만족하도록 제어 대상인 상기 로봇의 목표 거동을 출력하는 동력학 모델에 의거하여, 적어도 상기 동력학 모델과 상기 로봇의 상태량의 편차에 따른 상기 목표치의 수정량을 적어도 상기 동력학 모델에 부가적으로 입력하여 상기 동력학 모델의 거동을 수정하는 동력학 모델 거동 수정수단과, 및 상기 동력학 모델의 거동을 추종하도록, 상기 구동 모터의 작동을 제어하는 제어 수단을 구비하는 것인 동시에, 상기 자기 진단 수단은, 상기 동력학 모델과 상기 로봇의 상태량의 편차가 소정 범위에 없을 때, 상기 상태량이 이상인 값으로 자기 진단하도록 구성했다. 이와 같이, 상기한 제어를 행할 때도 동력학 모델과 로봇의 상태량의 편차가 소정치를 넘을 때, 상태량이 이상인 값으로 자기 진단하도록 구성하였기 때문에, 상기한 효과에 추가하여, 상태량의 이상을 정밀도 좋게 검지할 수 있어 이동 로봇의 이상 검지의 신뢰성을 향상시킬 수 있고, 따라서 안정 상태로의 이행도 한층 더 적절한 것으로 할 수 있다. In addition, the present invention, as described in claim 5 described later, wherein the control unit is a dynamic model that inputs at least the target operation amount, and outputs the target behavior of the robot to be controlled so as to satisfy the target operation amount The dynamic model behavior correcting means for correcting the behavior of the dynamic model by additionally inputting at least the correction amount of the target value according to the deviation of the state quantity of the dynamic model and the robot to the dynamic model, and The control means for controlling the operation of the drive motor so as to follow the behavior of the dynamics model, the self-diagnostic means, when the deviation of the state quantity of the dynamics model and the robot is not in a predetermined range, the state quantity It was configured to self-diagnose with a value above this. As described above, even when the above-described control is performed, when the deviation between the state quantity of the dynamic model and the robot exceeds a predetermined value, the state quantity is self-diagnosed to an abnormal value. Therefore, in addition to the above-described effects, the abnormality of the state quantity can be accurately detected. The reliability of abnormality detection of the mobile robot can be improved, and therefore, the transition to a stable state can be made more appropriate.

또한, 본 발명은, 후술하는 청구의 범위 제6항에 기재하는 바와 같이, 상기 로봇이, 적어도 상체와, 상기 상체에 관절을 통해 요동 가능하게 연결되는 동시에, 선단에 관절을 통해 발부(足部)가 연결되는 복수 개의 다리부 링크를 구비하는 2족 보행식 이동 로봇으로서, 상기 내계 센서가 상기 상체의 연직축에 대한 경사를 나타내는 출력을 발생시키는 경사계를 포함하는 동시에, 상기 자기 진단 수단은, 상기 경사계의 출력이 소정 범위에 없을 때, 상기 경사계가 이상인 것으로 자기 진단하도록 구성했다. 이에 따라, 상기한 효과에 추가하여, 내계 센서로서의 경사계의 이상을 정밀도 좋게 검지할 수 있어 이동 로봇의 이상 검지의 신뢰성을 향상시킬 수 있고, 따라서 안정 상태로의 이행도 한층 더 적절한 것으로 할 수 있다. In addition, the present invention, as described in claim 6 to be described later, the robot is at least coupled to the upper body and the upper body to be able to swing through the joint, and at the tip through the joints A biped walking mobile robot having a plurality of leg links to which is connected), wherein the internal sensor includes an inclinometer for generating an output indicating an inclination with respect to the vertical axis of the upper body. When the output of the inclinometer was not within a predetermined range, the inclinometer was configured to be self-diagnosed as abnormal. As a result, in addition to the above effects, the abnormality of the inclinometer as the internal sensor can be detected with high accuracy, and the reliability of the abnormality detection of the mobile robot can be improved, so that the transition to a stable state can be made more appropriate. .

또한, 본 발명은, 후술하는 청구의 범위 제7항에 기재하는 바와 같이, 상기 로봇이, 적어도 상체와, 상기 상체에 관절을 통해 요동 가능하게 연결되는 동시에, 선단에 관절을 통해 발부가 연결되는 복수 개의 다리부 링크를 구비하는 2족 보행식 이동 로봇으로서, 상기 내계 센서가 상기 관절의 각도, 각속도 및 각가속도 중 적어도 어느 하나를 나타내는 출력을 발생시키는 각도 검출기를 포함하는 동시에, 상기 자기 진단 수단은, 상기 각도 검출기의 출력이 소정 범위에 없을 때, 상기 각도 검출기가 이상인 것으로 자기 진단하도록 구성했다. 이에 따라, 상기한 효과에 추가하여, 내계 센서로서의 각도 검출기의 이상을 정확도 좋게 검지할 수 있어 이동 로봇의 이상 검지의 신뢰성을 향상시킬 수 있고, 따라서 안정 상태로의 이행도 한층 더 적절한 것으로 할 수 있다. In addition, the present invention, as described in claim 7 to be described later, wherein the robot is at least coupled to the upper body and the upper body to be able to swing through the joint, the foot is connected to the tip through the joint A biped walking mobile robot having a plurality of leg links, wherein the internal sensor comprises an angle detector for generating an output indicating at least one of an angle, an angular velocity, and an angular acceleration of the joint, and wherein the self-diagnostic means When the output of the angle detector was not in a predetermined range, the angle detector was configured to self-diagnose as abnormal. As a result, in addition to the above-described effects, the abnormality of the angle detector as the internal sensor can be detected with high accuracy, and the reliability of the abnormality detection of the mobile robot can be improved, so that the transition to the stable state can be made more appropriate. have.

또한, 본 발명은, 후술하는 청구의 범위 제8항에 기재하는 바와 같이, 상기 탑재 기기가, 촬상한 화상을 표시하는 출력을 발생시키는 외계 센서를 포함하도록 구성했다. 이에 따라, 상기한 효과에 추가하여, 탑재 기기로서 외계 센서를 포함할 때도, 그 이상을 검지할 수 있어 이동 로봇의 이상 검지의 신뢰성을 향상시킬 수 있고, 따라서 안정 상태로의 이행도 한층 더 적절한 것으로 할 수 있다. Moreover, this invention was comprised so that the said mounting apparatus may include the external sensor which produces the output which displays the image picked up, as described in Claim 8 mentioned later. Accordingly, in addition to the above effects, even when an external sensor is included as the on-board device, the abnormality can be detected and the reliability of the abnormality detection of the mobile robot can be improved, so that the transition to a stable state is more appropriate. It can be done.

또한, 본 발명은, 후술하는 청구의 범위 제9항에 기재하는 바와 같이, 상기 탑재 기기가, 상기 로봇에 작용하는 바닥반력(床反力)을 측정하는 바닥반력 검출기를 포함하는 동시에, 상기 자기 진단 수단은, 상기 바닥반력 검출기의 출력이 소정 범위에 없을 때, 상기 바닥반력 검출기가 이상인 것으로 자기 진단하도록 구성했다. 이에 따라, 상기한 효과에 추가하여, 탑재 기기로서 바닥반력 검출기를 포함할 때도, 그 이상을 정확도 좋게 검지할 수 있어 이동 로봇의 이상 검지의 신뢰성을 향상시킬 수 있고, 따라서 안정 상태로의 이행도 한층 더 적절한 것으로 할 수 있다. In addition, the present invention, as described in claim 9 to be described later, the mounting apparatus includes a floor reaction detector for measuring the floor reaction acting on the robot, and at the same time The diagnostic means was configured to self-diagnose that the bottom reaction force detector is abnormal when the output of the bottom reaction force detector is not within a predetermined range. Accordingly, in addition to the above effects, even when a floor reaction detector is included as the on-board device, the abnormality can be detected with high accuracy, and the reliability of the abnormality detection of the mobile robot can be improved, and thus the transition to a stable state is also achieved. It can be made more appropriate.

또한, 본 발명은, 후술하는 청구의 범위 제10항에 기재하는 바와 같이, 상기 탑재 기기가 상기 구동 모터에 공급되는 전류 및 상기 구동 모터의 온도를 검출하는 센서군을 포함하는 동시에, 상기 자기 진단 수단은, 상기 검출된 전류 및 온도중 적어도 어느 하나가 각각 설정되는 소정 범위에 없을 때, 상기 구동 모터가 이상인 것으로 자기 진단하도록 구성했다. 이에 따라, 상기한 효과에 추가하여, 구동 모터의 이상을 정밀도 좋게 검지할 수 있어 이동 로봇의 이상 검지의 신뢰성을 향상시킬 수 있고, 따라서 안정 상태로의 이행도 한층 더 적절한 것으로 할 수 있다. Moreover, this invention includes the sensor group which detects the electric current supplied to the said drive motor, and the temperature of the said drive motor, as described in Claim 10 mentioned later, The said self-diagnosis The means was configured to self-diagnose that the drive motor is abnormal when at least one of the detected current and temperature is not within a predetermined range set respectively. As a result, in addition to the above effects, the abnormality of the drive motor can be detected with high accuracy, and the reliability of the abnormality detection of the mobile robot can be improved, and therefore, the transition to the stable state can be made more suitable.

또한, 본 발명은, 후술하는 청구의 범위 제11항에 기재하는 바와 같이, 상기 탑재 기기가, 상기 제어 유닛 및 상기 구동 모터에 통전하는 배터리 및 그 전압을 나타내는 출력을 발생시키는 전압 센서를 포함하는 동시에, 상기 자기 진단 수단은, 상기 전압 센서의 출력이 소정치 미만일 때, 상기 배터리가 이상인 것으로 자기 진단하도록 구성했다. 이에 따라, 상기한 효과에 추가하여, 배터리의 이상을 정밀도 좋게 검지할 수 있어 이동 로봇의 이상 검지의 신뢰성을 향상시킬 수 있고, 따라서 안정 상태로의 이행도 한층 더 적절한 것으로 할 수 있다. 또한, 여기서, 「배터리의 이상」은, 배터리의 출력 전압이 소기의 값을 출력하는 경우를 정상으로 간주하는 것을 전제로 한다. In addition, the present invention, as described in claim 11 to be described later, the on-board device includes a battery that energizes the control unit and the drive motor and a voltage sensor for generating an output indicating the voltage thereof. At the same time, the self-diagnostic means is configured to self-diagnose that the battery is abnormal when the output of the voltage sensor is less than a predetermined value. As a result, in addition to the above effects, the abnormality of the battery can be detected with high accuracy, and the reliability of the abnormality detection of the mobile robot can be improved, and therefore, the transition to the stable state can be made more appropriate. In addition, "abnormal battery" assumes that the case where the output voltage of a battery outputs a desired value is considered normal.

또한, 본 발명은, 후술하는 청구의 범위 제12항에 기재하는 바와 같이, 상기 탑재 기기가, 조작자와의 음성에 의한 교신을 가능하게 하는 음성 인식 장치를 포함하도록 구성했다. 이에 따라, 탑재 기기로서 음성 인식 장치를 포함할 때도 그 이상을 검지할 수 있어 이동 로봇의 이상 검지의 신뢰성을 향상시킬 수 있고, 따라서 안정 상태로의 이행도 한층 더 적절한 것으로 할 수 있다. In addition, the present invention is configured such that the on-board device includes a speech recognition device that enables communication by voice with an operator, as described in claim 12 to be described later. As a result, even when a voice recognition device is included as an onboard device, the abnormality can be detected, and the reliability of abnormality detection of the mobile robot can be improved, and therefore the transition to a stable state can be made more appropriate.

또한, 본 발명은, 후술하는 청구의 범위 제13항에 기재하는 바와 같이, 또한, 상기 로봇의 외부에 배치되어 상기 외부 메모리를 포함하는, 마이크로 컴퓨터로 이루어지는 조작용 제어 유닛과, 및 상기 제어 유닛과 상기 조작용 제어 유닛을 통신 자유롭게 접속하는 통신 수단을 구비하는 동시에, 상기 자기 진단 수단은, 상기 통신 수단이 이상이 있는지 여부를 자기 진단하도록 구성했다. 이에 따라, 통신 수단을 포함할 때도 그 이상을 검지할 수 있어 이동 로봇의 이상 검지의 신뢰성을 향상시킬 수 있고, 따라서 안정 상태로의 이행도 한층 더 적절한 것으로 할 수 있다. In addition, the present invention, as described in claim 13 to be described later, further comprising a control unit for operation comprising a microcomputer disposed outside the robot and including the external memory, and the control unit And communication means for freely connecting the operation control unit with communication, and the self-diagnosis means was configured to self-diagnose whether or not the communication means had an abnormality. Accordingly, even when a communication means is included, the abnormality can be detected, and the reliability of the abnormality detection of the mobile robot can be improved, and thus the transition to a stable state can be made more appropriate.

도 1은 본 발명의 하나의 실시의 형태에 관한 이동 로봇의 이상 검지 장치가 대상으로 하는 이동 로봇, 구체적으로는 2족 보행식 이동 로봇의 정면도이다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a front view of a mobile robot, specifically, a biped walking mobile robot, to which the abnormality detecting device of a mobile robot according to one embodiment of the present invention is directed.

도 2는 도 1에 도시하는 로봇의 측면도이다. FIG. 2 is a side view of the robot shown in FIG. 1.

도 3은 도 1에 도시하는 로봇을 스켈레톤으로 도시하는 설명도이다. It is explanatory drawing which shows the robot shown in FIG. 1 by a skeleton.

도 4는 도 3에 도시하는 제어 유닛 등의 구성을 상세히 도시하는 블록도이 다.4 is a block diagram showing in detail the configuration of the control unit and the like shown in FIG. 3.

도 5는 도 4에 도시하는 대국적 안정화 제어 계산부의 동작을 설명하는 블록도이다. FIG. 5 is a block diagram illustrating the operation of the international stabilization control calculation unit shown in FIG. 4.

도 6은 도 3에 도시하는 이동 로봇의 이상 검지 장치의 동작을 도시하는 플로우 챠트이다. FIG. 6 is a flowchart showing the operation of the abnormality detecting device of the mobile robot shown in FIG. 3.

도 7은 도 6의 플로우 챠트로 사용되는 행동 계획표를 도시하는 설명도이다. FIG. 7 is an explanatory diagram showing an action planner used in the flowchart of FIG. 6.

도 8은 도 6의 플로우 챠트의 서브 루틴 플로우 챠트이다.8 is a subroutine flow chart of the flowchart of FIG. 6.

도 9는 도 8의 플로우 챠트의 처리를 설명하는 타임 챠트이다.9 is a time chart illustrating the processing of the flowchart of FIG. 8.

도 10은 도 6의 플로우 챠트의 서브 루틴 플로우 챠트이다. FIG. 10 is a subroutine flow chart of the flow chart of FIG. 6.

도 11은 도 6의 플로우 챠트의 서브 루틴 플로우 챠트이다.FIG. 11 is a subroutine flow chart of the flowchart of FIG. 6.

도 12는 도 10 및 도 11의 플로우 챠트의 처리를 설명하는 타임 챠트이다. 12 is a time chart illustrating the processing of the flow charts of FIGS. 10 and 11.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 하나의 실시의 형태에 관한 이동 로봇의 이상 검지 장치를 설명한다. EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the abnormality detection apparatus of the mobile robot which concerns on one Embodiment of this invention with reference to an accompanying drawing is demonstrated.

도 1은 본 실시의 형태에 관한 이동 로봇의 이상 검지 장치가 대상으로 하는 이동 로봇, 구체적으로는 2족 보행식 이동 로봇의 정면도, 도 2는 그 측면도이다. 또한, 2족 보행식 이동 로봇으로는, 2족의 휴먼노이드형(인간형)의 로봇을 예로 든다. 1 is a front view of a mobile robot, specifically, a biped walking mobile robot, which the abnormality detection device of the mobile robot according to the present embodiment is, and FIG. 2 is a side view thereof. In addition, a biped humanoid robot is a group of two humanoid robots.

도 1에 도시하는 바와 같이, 2족 보행식 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 윗쪽에는 머리부(4)가 형성되는 동시에, 상체(3)의 양 측에는 2개의 팔부 링크(5)가 연결된다. 또한, 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. As shown in FIG. 1, a biped walking mobile robot (hereinafter referred to as a "robot") 1 includes a plurality of, more specifically, two leg links 2, and an upper body thereof above. (Gas) 3 is provided. The upper part of the upper body 3 is formed with a head 4, and at the same time, two arm links 5 are connected to both sides of the upper body 3. In addition, as shown in FIG. 2, the storage part 6 is provided in the back part of the upper body 3, and a control unit (described later) etc. are accommodated in the inside. The robot 1 shown in Figs. 1 and 2 is covered with a cover for protecting the internal structure.

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. FIG. 3 is an explanatory diagram showing the robot 1 in a skeleton. When the internal structure is described with reference to the drawings, the robot 1 has a leg link (left and right) as shown in FIG. 2) and the arm link 5 are provided with six joints powered by eleven electric motors (drive motors).

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.That is, the robot 1 is an electric motor (drive motor) 10R, 10L (right side) which comprises the joint which turns the leg link 2 to the vertical axis | shaft (Z axis | shaft or vertical axis | shaft) direction to a waist part (femoral part) (right side). And R to the left. The same applies to the following, the electric motors 12R and 12L constituting a joint for driving (swinging) the leg link 2 in the pitch (forward) direction (Y-axis direction), 14R, 14L constituting a joint for driving the leg link 2 in the roll (left and right) direction (X-axis direction), and the lower portion of the leg link 2 at the knee portion in the pitch direction (Y-axis direction). Electric motors (16R, 16L) constituting the knee joint to be driven by), and the ankle joint that drives the tip side of the leg link 2 in the pitch direction (Y-axis direction) to the ankle Electric motors 18R, 18L and electric motors 20R, 20L constituting a foot (ankle) joint driven in the roll direction (X-axis direction).

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. As described above, in FIG. 3, the joint is represented by the axis of rotation of the electric motor (located here) constituting it (or the axis of rotation of the electric element (pulley, etc.) that transmits the power of the electric motor). In addition, foot (foot) 22R, 22L is attached to the front-end | tip of the leg link 2. As shown in FIG.

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. In this way, the electric motors 10R (L), 12R (L), and 14R (L) are arranged on the femoral joint (waist joint) of the leg link 2 so that these rotation axes are orthogonal to each other, and the ankle (ankle) In the joint), electric motors 18R (L) and 20R (L) are arranged so that these rotation axes are orthogonal to each other. In addition, the femoral and knee joints are connected to the femoral link 24R (L), and the knee and foot joints are connected to the lower femoral link 26R (L).

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. The leg link 2 is connected to the upper body 3 via the femoral joint, which is schematically shown in FIG. 3 as the upper body link 28. As described above, the arm link 5 is connected to the upper body 3.

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. The arm link 5 is also configured similarly to the leg link 2. That is, the robot 1 has the shoulders with the electric motors 30R, 30L constituting the joint for driving the arm link 5 in the pitch direction and the electric motors 32R, 32L constituting the joint for driving in the roll direction. ), And electric motors (34R, 34L) constituting a joint turning its free end side, and electric motors (36R, 36L) constituting a joint for turning a portion after the elbow. Moreover, the front end side is provided with the electric motors 38R and 38L which comprise the wrist joint which turns it. Further, hand (end effector) 40R, 40L is attached to the wrist end.

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. That is, the electric motors 30R (L), 32R (L), and 34R (L) are arranged at the shoulder joint of the arm link 5 so that these rotation axes are orthogonal to each other. In addition, the shoulder joint and elbow joint are connected to the upper arm link 42R (L), and the arm dream joint and the wrist joint are connected to the lower arm link 44R (L).

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. The head 4 is also connected to the upper body 3 via a neck joint 46 in the vertical axis direction and a head rocking mechanism 48 that rotates the head 4 around an axis perpendicular to it. As shown in FIG. 3 (and FIG. 2), the visual sensor (external sensor) 50 which consists of a CCD camera which outputs the signal which displays the image picked up inside the head part 4 is arrange | positioned, The voice input / output device 52 which consists of a receiver and a microphone is arrange | positioned.

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. 또한, 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. According to the above configuration, the leg link 2 is provided with six joints having a total of 12 degrees of freedom with respect to the left and right feet, and drives these six joints at an appropriate angle during walking, thereby providing desired movement to the entire foot. It can give, and can walk three-dimensional space arbitrarily. In addition, the arm link 5 is also provided with six joints having a total of ten degrees of freedom with respect to the left and right arms, and by driving these six joints at an appropriate angle, the desired work can be performed. In addition, the head 4 is provided with a joint or rocking mechanism composed of two degrees of freedom, and can be directed to the head 4 in a desired direction by driving them at an appropriate angle.

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.Each electric motor such as 10R (L) is provided with a rotary encoder (angle detector; only 56 in FIG. 4) as an internal sensor, and the angle, angular velocity, and angular acceleration of the corresponding joint through rotation of the rotating shaft of the electric motor. A signal indicating at least one of the signals is output.

발부(22R(L))에는 공지의 6축력 센서(바닥반력 검출기. 외계 센서)(58)가 장착되고, 로봇에 작용하는 외력의 내, 접지면으로부터 로봇에 작용하는 바닥반력의 3방향 성분(Fx, Fy, Fz)과 모멘트의 3방향 성분(Mx, My, Mz)을 표시하는 신호를 출력한다. The foot part 22R (L) is equipped with a well-known six-axis force sensor (bottom reaction force detector. External sensor) 58, and the three-way component of the bottom reaction force which acts on the robot from the ground and the inner surface of the external force acting on the robot ( Fx, Fy, Fz) and a signal indicating the three-way components (Mx, My, Mz) of the moment are output.

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. Incidentally, the upper body 3 is provided with an inclinometer (posture sensor) 60 as an internal sensor, and at least one of the inclination (tilt angle) of the upper body 3 with respect to the vertical axis and its angular velocity, that is, of the robot 1 A signal indicating a state amount such as the inclination (posture) of the upper body 3 is output. The inclinometer 60 is provided with a main gyrocompass and a sub-gyro which is installed separately from the main gyro and is used when the main gyro is abnormal.

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.As shown in FIG. 2, a battery 64 is built in the lower part of the upper body 3 of the robot 1, and a main control unit (hereinafter referred to as “main ECU”) is formed of a microcomputer in the back storing part 6. 68) is stored.

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. In addition, in the vicinity of the above-described femoral joints, knee joints, foot joints, shoulder joints, elbow joints, and wrist joints, a distributed control unit (hereinafter referred to as "distributed ECU") made of microcomputers (70, 72, 74, 76) , 78, 80).

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. In addition, distributed ECUs 82 and 84 are disposed in the vicinity of the six-axis force sensor 58 and the battery 64, and distributed ECUs 86 are disposed at positions suitable for the equipment of the head 4. . The distributed ECU 86 inputs an image signal output from the visual sensor 50 and constitutes an image recognition system that recognizes an environment in which the robot 1 is located through the image together with the visual sensor 50.

또한, 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. In addition, the input / output of the voice input / output device 52 is also connected to the distributed ECU 86, which recognizes the instruction by the operator's voice through the receiver, and outputs the output as a voice through the microphone. And a voice recognition system which enables communication by voice with the voice input / output device 52 accordingly.

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. In this way, 16 distributed ECUs are installed in the robot 1 in total. The battery 64 has a capacity of a DC voltage of 40 [V] and functions as an operating voltage source of an electric motor such as 10R (L) and a main ECU 68, in addition to functioning as an operating voltage source of these distributed ECU groups. . A voltage sensor 90 (shown in FIG. 4) is disposed at a proper position of the energization circuit of the battery 64 to output a signal indicative of the output voltage of the battery 64.

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. As shown in the lower part of FIG. 3, independent of the main ECU 68, an operation control unit for an operator made of a microcomputer (hereinafter referred to as an "operating ECU") 94 outside the robot 1 (94) 94 ) Is installed. That is, the storage part 6 is provided with the communication apparatus 96 which freely connects the main ECU 68 and the operation ECU 94 by radio | wirelessly, and comprises a wireless system. An indicator (not shown) is disposed in the operation ECU 94.

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. 4 is a block diagram functionally showing the configuration of the main ECU 68 and the like. Referring to the drawings, the configuration of the main ECU 68 and the like will be described in more detail. The main ECU 68 controls the controller 68a. And an international stabilization control calculation unit 68b, a shared memory 68c, and the like, and the outputs of the rotary encoder 56, the six-axis force sensor 58, the inclinometer 60, the voltage sensor 90, and the like are main. After input to the ECU 68, it is stored in the shared memory 68c.

제어부(68a)는 다리 제어부, 팔 제어부 및 머리 제어부를 구비하고, 다리 제어부는, 미리 생성된 보용(步容) 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. The control unit 68a includes a leg control unit, an arm control unit, and a head control unit, and the leg control unit includes an inclinometer which displays a preliminary gait parameter and a state amount of the robot 1 stored in the shared memory 68c ( On the basis of the output of the 60 sensor or the like and the output of the external sensor composed of the six-axis force sensor 58, an electric motor (driving motor) such as 10R (L) is operated through the motor driver 100, respectively, and the leg link ( Control is performed to drive by moving 2). Moreover, the motor driver 100 is accommodated as a circuit unit inside the storage part 6, as shown to FIG. 2, FIG.

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 바닥반력 파라미터로 구성된다. 또한, 『위치』는 X, Y, Z 좌표계로, 『자세』는 X, Y, Z축에 대한 각도로 표시된다. 따라서, 「경사」도, 자세의 파라미터의 일부이다.FIG. 5 is a block diagram for explaining the operation to be described later of the large-scale stabilization control calculation unit 68b. As shown in the drawing, the gait parameter is an exercise parameter including the position and posture (direction) of the upper body 3 and the foot 22. And a floor reaction parameter defined by ZMP (Zero Moment Point). In addition, "position" is represented by the X, Y, Z coordinate system, and "posture" is represented by the angle with respect to the X, Y, Z axis. Therefore, "inclined" is also a part of the parameter of a posture.

보용은 1보(양 다리 지지기(支持期)의 초기부터 한쪽 다리 지지기의 종단) 사이의 운동 궤적(궤도)과 바닥반력 궤적(궤도)으로 이루어지고, 일련의 보행은 1보의 보용이 복수 개 이어진 것으로 한다. The gait consists of a motion trajectory (orbit) and a floor reaction trajectory (orbit) between a single beam (the beginning of both leg supporters and the end of one leg support). It is assumed that plural pieces are connected.

또한, 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. In addition, in the control part 68a, the arm control part drives and controls the said arm link 5 according to work content, and the head control part drives and controls the head rocking mechanism 48 according to the instruction | indication of an image recognition system.

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 입 력하고, 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 관절변위 제어수단(변위 컨트롤러)을 구비한다. 또한, 그 상세한 것은, 먼저 본 출원인이 일본국 특개평 5-337849호 공보에 기재하였으므로, 더 이상의 설명은 생략한다. The large-scale stabilization control calculation part 68b is based on the output of the inclinometer 60 etc. which show the state quantity of the robot 1 stored in the shared memory 68c, and the output of the external sensor which consists of the 6-axis force sensor 58, As shown in FIG. 5, at least a target operation amount (specifically, a moment, more specifically, a model operation moment Mmd1 in the target ZMP direction) is input, and the robot 1 as the control target is satisfied to satisfy the target value. On the basis of the dynamic model (robot perturbation dynamics model) outputting the target behavior, at least the state model of the dynamics model and the robot 1, more specifically, the inclination of the vertical axis of the upper body 3 measured through the inclinometer 60. Dynamics to correct the behavior of the dynamics model by inputting at least the correction amount of the target value (model manipulation moment Mmd1 in the target ZMP direction) according to the deviation θerr of the inclination angle into the dynamics model. Control means for controlling the operation of an electric motor (driving motor) such as 10R (L) to have a Dell behavior correcting means (real tilt deviation control feedback side) and to follow the behavior of the dynamics model, specifically 10R. Joint displacement control means (displacement controller) for driving displacement of the joint by driving an electric motor such as (L). In addition, since the detail of the present applicant first described in Unexamined-Japanese-Patent No. 5-337849, further description is abbreviate | omitted.

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. In addition, the operation ECU 94 includes a memory 94a, and the memory 94a functions as an external memory. In addition, a current sensor 102 is provided in an energization circuit of an electric motor such as 10R (L) to output a signal indicating an energization current supplied to the electric motor, and a temperature sensor 104 is provided at an appropriate position of the electric motor. Installed to output a signal indicating the temperature.

이어서, 본 발명의 특징인 이상 검지(에러 체크)에 대해서 도 6의 플로우 챠트를 참조하여 설명한다. 또한, 도 6의 플로우 챠트에 도시하는 프로그램은, 2.5msec마다 실행된다.Next, the abnormality detection (error check) which is a characteristic of this invention is demonstrated with reference to the flowchart of FIG. In addition, the program shown in the flowchart of FIG. 6 is executed every 2.5 msec.

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 각도(예를 들면 20도)를 넘는지 여부를 판단함으로써 에러 체크(이상 검지(자기 진단))를 행한다. First, in S10, the international stabilization control calculation unit 68b of the main ECU 68 performs a state amount, that is, a deviation (tilt deviation) θerr of the tilt angle between the dynamic model and the robot 1, in more detail. An error check (abnormal detection (self-diagnosis)) is performed by judging whether or not the deviation [theta] errx in the X-axis direction and [theta] erry in the Y-axis direction exceed a predetermined angle (for example, 20 degrees), respectively.

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 나서의 시간도 포함한다. The international stabilization control calculation unit 68b judges that the deviation is normal when the deviation is in the predetermined range, and determines that the state amount is abnormal when the deviation in the X-axis direction or the Y-axis direction is not in the predetermined range, and proceeds to S12. The information (abnormal information), that is, error information indicating that the deviation? Errx or? Erry is excessive, is then outputted to S14, and the posture parameter at that time is output. In addition to the position and posture parameters of the upper body 3 and the like described above, the posture parameter also includes the deviation θerr and the time since the robot 1 was started.

이어서 S16으로 진행하여, 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 이송된다. Subsequently, the procedure proceeds to S16 where the international stabilization control calculation unit 68b writes the error information into the shared memory 68c. In addition, as shown in FIG. 4, the error information is also transferred to the defect detection unit 68d.

따라서, S18에서 불량 검지부(68d)는, 내부 시계의 타임 스탬프를 붙인 에러 발생 로그(기록)를 출력, 즉, 에러 정보(이상 정보)를 이상이 발생한 일시를 붙여 출력한다. 불량 검지부(68d)의 출력은, 불량 정보 통합 해석부(68e)로 이송된다. Therefore, in S18, the failure detection unit 68d outputs an error occurrence log (recording) with a time stamp of the internal clock, that is, outputs error information (abnormal information) with the date and time when the abnormality occurred. The output of the failure detection unit 68d is transferred to the failure information integration analysis unit 68e.

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 표시 하는 출력을 발생한다. 또한, S22에서 무선 시스템을 통해 조작용 ECU(94)에 출력을 이송하고, 그 인디케이터에 표시하여 에러(이상)가 검지된 것을 조작자에게 통지한다. Therefore, in S20, the defective information integrated analysis unit 68e notifies the action plan unit 68f of the error rank (defect level), that is, determines the rank (defect) of the error (abnormal) based on the error information. Thus, an output indicating the determination result and the generation point (in this case, the large-scale stabilization control calculation unit 68b) is generated. In S22, the output is transferred to the ECU 94 for operation via the wireless system, and displayed on the indicator to notify the operator that an error (abnormal) is detected.

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 안정상태 이행제어를 지시한다. 따라서, S26에서 지시를 받은 각 부위(제어부(68a) 등)는, 행동 계획표에 따라서 제어를 행한다. Therefore, in S24, the action plan unit 68f determines the next action (action) according to the order of the error, and sends an instruction to each part (control unit 68a, etc.), that is, the robot is determined according to the determined degree of failure. Control of shifting (1) to a stable state, specifically, stable state transition control such as stopping of walking so as to shift the robot 1 to a stable state based on a predetermined action plan according to the determined degree of failure. To indicate. Therefore, each part (control part 68a, etc.) instruct | indicated in S26 performs control according to an action plan.

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.7 is an explanatory diagram showing the action schedule. As shown in the figure, the ranking (defect level) in the large-scale stabilization control is FATAL, and in this case, an instruction is given to the controller 68a to immediately stop the robot 1. In addition, the ranking (defective degree) consists of the following.

FATAL… 에러(이상)의 정도가 큰 것을 의미한다. 따라서, 이 경우는 로봇을 즉시 정지시키도록 제어가 행해진다. FATAL… It means that the degree of error (error) is large. Therefore, in this case, control is performed to immediately stop the robot.

WARNING… 에러(이상)의 정도가 중간 정도인 것을 의미한다. 따라서, 이 경우는 로봇을 즉시 정지시키지 않고, 그 1보, 즉, 동작 중의 1보의 보행동작이 종료할 때까지 제어를 계속하는 동시에, 그것이 종료한 후에 정지시키는 안정상태 이행제어가 행해진다. WARNING… It means that the degree of error is abnormal. In this case, therefore, the control is continued without stopping the robot immediately, that is, until the walking operation of the first step, that is, the first step of the operation is completed, and the stable state shifting control is stopped.

SMALL… 에러(이상)의 정도가 경미한 것을 의미한다. 따라서, 이 경우는 조 작자에게 통지하는 정도로 멈추고, 로봇의 정지 제어는 행하지 않는 것으로 한다. SMALL… It means that the degree of error is minor. Therefore, in this case, it is stopped to the extent that the operator is notified, and the stop control of the robot is not performed.

도 6의 플로우 챠트의 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 바닥반력 파라미터 등)에 타임 스탬프를 붙여 작성한다. Returning to the description of the flowchart of FIG. 6, after confirming that the operation of the robot 1 has ended in S28, the action planner 68f then confirms that the robot 1 has stopped immediately in this case. The gait data (specifically, the above-described motion parameters and floor reaction parameters, etc.) necessary for the analysis of the error is created by attaching a time stamp.

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. Subsequently, the procedure proceeds to S30 where the walking data and the error log (recording) are transmitted to the operation ECU 94 via the wireless system, and stored (stored) in the memory (external memory) 94a. Subsequently, the procedure proceeds to S32 where the error code (abnormal information) and the attitude parameter are stored (stored) in the internal flash memory (internal memory) 68g.

상기는 메인 ECU(68)가 행하는 대국적 안정화 제어의 이상 검지인데, 이어서(머리부용의 분산 ECU(86)를 제외한다) 분산 ECU(70)로부터 84까지의 에러 체크(이상 검지)에 대해서 설명하면, S34에서 이를 행한다. The above is an abnormality detection of the global stabilization control performed by the main ECU 68 (except for the distributed ECU 86 for the head). Next, an error check (abnormality detection) from the distributed ECU 70 to 84 will be described. This is done in S34.

도 8은 S34의 에러 체크를 표시하는 서브 루틴 플로우 챠트이다.8 is a subroutine flow chart indicating an error check of S34.

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 없는지 여부를 판단함으로써 에러인지 여부를 체크(자기 진단)한다.In the following description, an error check (abnormal detection) is performed by judging whether or not the output is within a predetermined range in each of the 15 distributed ECUs 70 through 84 in S100. Specifically, by judging whether or not the outputs of electric motors such as 10R (L), internal encoders such as rotary encoder 56 and inclinometer 60, 6-axis force sensor (external sensor) 58, etc. are not within a predetermined range. Check whether it is an error (self-diagnosis).

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 각 각 설정되는 소정 범위에 있는지 여부를 판단하고, 검출된 통전 전류 및 온도중 적어도 어느 하나가 각각 설정되는 소정 범위에 없을 때, 에러로 판단한다. More specifically, regarding an electric motor such as 10R (L), as described above, the energized current and temperature detected from the outputs of the current sensor 102 and the temperature sensor 104 are respectively set in a predetermined range. It is determined whether or not there is, and when at least one of the detected conduction current and the temperature is not within a predetermined range set respectively, it is determined as an error.

또한, 로터리 인코더(56) 및 경사계(60)에 대해서는, 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. In addition, with respect to the rotary encoder 56 and the inclinometer 60, it is determined whether the value (inclined angle) detected from the output (in the case of the inclinometer 60, the output of the main gyro) is in a predetermined range, and the output thereof. When it is out of this predetermined range, it is determined as an error (self-diagnosis). In addition, the error detection of the inclinometer 60 is performed by the distributed ECU 70, for example.

6축력 센서용의 분산 ECU(82)에 관해서는, 마찬가지로, 6축력 센서(58)의 출력이 소정 범위에 있는지 판단하여, 센서 출력이 소정 범위에 없을 때, 에러로 판단(자기 진단)한다. Regarding the distributed ECU 82 for the six-axis force sensor, it is similarly determined whether the output of the six-axis force sensor 58 is in a predetermined range, and when the sensor output is not in the predetermined range, it is determined as an error (self-diagnosis).

배터리용의 분산 ECU(84)에 관해서는, 전압 센서(90)의 출력으로부터 검출된 배터리(64)의 출력 전압을 소정치와 비교하여, 출력 전압이 소정치 미만으로 되었을 때, 배터리(64)가 에러로 판단(자기 진단)한다. Regarding the distributed ECU 84 for the battery, when the output voltage becomes less than the predetermined value by comparing the output voltage of the battery 64 detected from the output of the voltage sensor 90 with the predetermined value, the battery 64 Determines as an error (self-diagnosis).

에러라고 판단되었을 때는, S102로 진행하고, 에러 정보를 메인 ECU(68)에 전송한다. 도 9는 이들 처리를 도시하는 타임 챠트이다. If judged to be an error, the process proceeds to S102 and the error information is transmitted to the main ECU 68. 9 is a time chart showing these processes.

이어서 머리부용의 분산 ECU(86)의 에러 체크에 대해서 설명하면, S36에서 이를 행한다. Next, the error check of the distributed ECU 86 for the head will be described. This is done in S36.

도 10은 그 중의 무선 시스템의 에러 체크를 표시하는 서브 루틴 플로우 챠트이다. Fig. 10 is a subroutine flow chart showing error checking of a wireless system therein.

이하 설명하면, S200에서 무선 시스템의 디바이스(이서넷(등록 상표)의 어댑터 등)를 사용할 수 없는지, 혹은 네트워크 처리 결과가 소정 범위 외의 값인지(또 는 네트워크 처리 결과가 소정 범위 외의 값을 검지하는지) 여부를 체크(자기 진단)하고, 긍정될 때는 S202로 진행하고, 에러 정보를 메인 ECU(68)에 전송한다. In the following description, whether the device of the wireless system (such as an adapter of Ethernet (registered trademark)) in the S200 cannot be used or whether the network processing result is out of the predetermined range (or the network processing result is detecting out of the predetermined range). If yes, the process proceeds to S202 and transmits the error information to the main ECU 68.

또한, 도 11은, 그 중의 화상 인식 시스템 및 음성 인식 시스템의 에러 체크를 표시하는 서브 루틴 플로우 챠트이다. 11 is a subroutine flow chart which displays the error check of the image recognition system and the voice recognition system in it.

이하 설명하면, S300에서 요청에 대해 실행할 수 없는지, 혹은 결과가 소정 범위 외인지 여부를 체크(자기 진단)하고, 긍정될 때는 S302로 진행하고, 메인 ECU(68)에 에러 정보를 전송한다. 도 12는 이들 무선계 및 화상·음성 인식계의 처리를 도시하는 타임 챠트이다. In the following description, it is checked (self-diagnostic) whether or not the request can be executed in S300 or the result is out of a predetermined range, and when affirmative, the process proceeds to S302 and transmits error information to the main ECU 68. Fig. 12 is a time chart showing the processing of these wireless systems and image and voice recognition systems.

도 6의 플로우 챠트의 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 붙여 에러 발생 로그를 출력하고, S20 이후로 진행하여 상기한 처리를 행한다. Returning to the description of the flowchart of FIG. 6, when there is transmission of error information from the distributed ECU, the main ECU 68 writes the error information to the shared memory 68c in S16, proceeds to S18, and attaches a time stamp. The error occurrence log is output, and the process proceeds to S20 and the above process.

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 의거해 이상 불량도(순위)가 FATAL, WARNING, SMALL로 판정되고, FATAL로 판정될 때는, 로봇(1)을 즉시 정지시키는 안정상태 이행제어가 실행된다. Here, the process of the action planning unit in S24 when the error information is output from the distributed ECU will be described with reference to FIG. 7. When it is determined that an electric motor such as 10R (L) is abnormal, as described above, Based on the abnormality information, the abnormality degree (rank) is determined to be FATAL, WARNING, SMALL, and when it is determined to be FATAL, a stable state transition control for immediately stopping the robot 1 is executed.

또한, WARNING으로 판정될 때는, 로봇(1)의 동작 중의 1보가 종료할 때까지는 지금까지의 제어가 계속되는 동시에, SMALL으로 판정될 때는, 조작자에게 통지하는 것을 멈추고, 로봇(1)의 제어는 그대로 계속된다. In addition, when it is determined as WARNING, the control so far continues until the completion of one report during the operation of the robot 1, and when it is determined as SMALL, the notification of the operator is stopped, and the control of the robot 1 remains as it is. Continues.

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 자이로컴퍼스에 대신해 서브 자이로컴퍼스의 출력을 사용하여 로봇(1)을 즉시 정지시키는 안정상태 이행제어가 실행된다. In addition, the above three types of defectiveness (rank) are prepared only for error detection of an electric motor such as 10R (L), and in the case of other errors, only one type of defectiveness is prepared. That is, when it is determined that the error is related to the inclinometer 60, it is determined only as FATAL, and the behavior in that case is a stable state transition control that immediately stops the robot 1 using the output of the sub-gyro instead of the main gyro. Is executed.

6축력 센서(58)에 관해서는 에러라고 판단된 경우, 마찬가지로 FATAL로만 판정되고, 그 경우의 행동은 센서의 이론치를 사용하여 로봇(1)을 즉시 정지시키는 안정상태 이행제어가 실행된다. If it is determined that the error is regarded as an error with respect to the six-axis force sensor 58, it is similarly determined only as FATAL, and the behavior in that case is executed in the steady state transition control that immediately stops the robot 1 using the theoretical value of the sensor.

또한, 전원 시스템(배터리(64))에 관해서는 에러라고 판단된 경우, WARNING으로만 판정되고, 이 경우는, 로봇(1)의 보행 동작이 종료할 때까지는 그때까지의 제어가 계속된다. 이는, 무선 시스템, 음성 인식 시스템 및 화상 인식 시스템에 관해서도 동일하다. 즉, 이러한 경우는 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. In addition, when it determines with an error regarding the power supply system (battery 64), it determines with only WARNING, and in this case, control until then is continued until the walking operation | movement of the robot 1 is complete | finished. The same applies to the wireless system, the voice recognition system and the image recognition system. That is, in this case, since the robot 1 is less likely to fall, control is continued until the end of the operation. In this case, control may be performed to stop the robot 1 immediately when there is no output for a predetermined time, for example, for 1 minute.

상기와 같이, 본 실시의 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 이상인지 여부를 자기 진단하고, 이상인 것으로 판정되었을 때, 그 이상 정보를 출력하고, 그에 의거해 이상의 불량도(순위)를 판정하는 동시에, 판정된 불량도에 따라, 로봇(1)을 안정된 상태로 이행시키도록 구성하였으므로, 이상 검지 결과를 효과적으로 활용할 수 있다. 또한, 판정된 불량도에 따라서 안정된 상태로 이행시키도록 구성하였으므로, 그 이행도 적절한 것으로 할 수 있다. As described above, in the present embodiment, whether the state amount of the robot 1 is an abnormal value, or whether at least one of an internal sensor such as the inclinometer 60 or an electric motor such as 10R (L) is abnormal or not. To self-diagnose, output abnormality information, determine abnormality (rank) based thereon, and shift the robot 1 to a stable state according to the determined defectiveness. Since it is comprised, the abnormality detection result can be utilized effectively. Moreover, since it was comprised so that it might transition to a stable state according to the determined defect degree, the transition can also be made suitable.

또한, 판정된 불량도에 따라, 소정의 행동 계획표에 의거해 안정된 상태로 이행하게 제어하도록 구성하였기 때문에, 안정 상태로의 이행도 한층 더 적절한 것으로 할 수 있다. Moreover, since it was comprised so that control may be made to transition to a stable state based on the predetermined | prescribed action plan table according to the determined defect degree, transition to a stable state can also be made more suitable.

또한, 불량도(순위)와 로봇(1)의 상태량을 표시하는 파라미터(자세 파라미터)를 내부 플래시 메모리(68g)에 격납하는 동시에, 외부 메모리(94a)에 격납하도록 구성하였기 때문에, 이상(異常)에 도달한 경위를 한층 더 정확하게 파악할 수 있어 이상 검지의 신뢰성을 한층 더 향상시킬 수 있는 동시에, 그 상태량을 고려하여 안정된 상태로 이행시키는 것이 가능해져, 안정 상태로의 이행도 한층 더 적절한 것으로 할 수 있다. In addition, since the parameters (posture parameters) indicating the defectiveness (rank) and the state amount of the robot 1 are stored in the internal flash memory 68g and stored in the external memory 94a, they are abnormal. It is possible to more accurately grasp how the alarm has been reached, and further improve the reliability of the detection of the abnormality, and make it possible to shift to a stable state in consideration of the amount of state, and to make the transition to a stable state even more appropriate. have.

또한, 대국적 안정화 자세를 행할 때도 동력학 모델과 로봇(1)의 상태량의 편차(θerr)가 소정치를 넘을 때, 상태량이 이상인 값으로 자기 진단하도록 구성하였기 때문에, 상태량의 이상을 정밀도 좋게 검지할 수 있어 이상 검지의 신뢰성을 향상시킬 수 있고, 따라서 안정 상태(1)의 이행도 한층 더 적절한 것으로 할 수 있다. In addition, even when performing the stabilization stance, when the deviation (θerr) of the state amount between the dynamic model and the robot 1 exceeds a predetermined value, the state amount is configured to self-diagnose with an abnormal value, so that abnormality of the state amount can be detected with high accuracy. Therefore, the reliability of abnormality detection can be improved, and therefore, the transition to the stable state 1 can be made more appropriate.

이와 같이, 이 실시의 형태에 있어서는, 구동 모터(전동 모터(10R(L) 등)와, 내부의 상태량을 측정하는 경사계(60) 등의 내계 센서를 적어도 구비하고, 탑재된 마이크로 컴퓨터로 이루어지는 제어 유닛(메인 ECU(68))으로 적어도 상기 내계 센서의 출력으로부터 얻은 상태량에 의거해 상기 구동 모터를 작동시켜(구동하여) 보행하는 다리식 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 복수 개, 보다 구체적으로는 2개의 다리부 링크(2)와, 상기 관절을 각각 구동하는 구동 모터(전동 모터(10R(L)) 등)와, 적어도 내부의 상태량을 측정하는 경사계(60) 등의 내계 센서를 구비하고, 탑재된 마이크로 컴퓨터로 이루어지는 제어 유닛(메인 ECU(68))으로 적어도 상기 내계 센서의 출력으로부터 얻은 상태량에 의거해 상기 구동 모터(전동 모터)를 작동(구동하고)하여 보행하는 다리식 이동 로봇의 이상을 검지하는 이상 검지 장치에 있어서, 상기 제어 유닛이 상기 상태량이 이상인 값인지 여부, 혹은 상기 내계 센서 및 구동 모터(전동 모터)를 적어도 포함하는 상기 로봇의 탑재 기기의 적어도 어느 하나가 이상이 있는지 여부를 자기 진단하는 자기 진단 수단(메인 ECU(68), 분산 ECU(70)~(86), S10, S34, S36, S100, S200, S300), 상기 자기 진단 수단에 의해서 이상이 있다고 판정되었을 때, 그 이상 정보를 출력하는 이상정보 출력수단(메인 ECU(68), S18), 상기 이상 정보 출력 수단의 출력을 입력하고, 상기 이상 정보에 의거해, 미리 설정된, 상기 로봇을 즉시 정지시키는 것, 및 작동중의 보행이 종료한 후에 정지시키는 것을 포함하는 복수의 순위에 따라 이상의 불량도(에러의 순위)를 판정하는 불량도 판정 수단(메인 ECU(68), S20) 및 상기 판정된 불량도에 따라, 소정의 행동 계획표에 의거하여 상기 로봇을 안정된 상태로 이행시키는 안정상태 이행수단(메인 ECU(68), S24)를 구비하도록 구성했다. Thus, in this embodiment, the control which consists of a microcomputer equipped with the drive motor (electric motor (10R (L) etc.)) and internal sensors, such as the inclinometer 60 which measures the internal state quantity at least, is mounted. In the abnormality detection device which detects the abnormality of the legged mobile robot which walks by operating (driving) the said drive motor based on the state quantity acquired from the output of the said internal sensor at least by the unit (main ECU 68), More specifically, At least the upper body 3 and a plurality of, more specifically, two leg links 2 which are pivotally connected to the upper body through the joints and at the same time the foot 22 is connected to the upper ends via the joints. And an internal sensor such as an inclinometer 60 that measures at least an internal state amount, and a drive motor (electric motor 10R (L), etc.) for driving the joints, respectively. The abnormality detection device which detects the abnormality of the legged mobile robot which walks by operating (driving) the said drive motor (electric motor) based on the state quantity acquired from the output of the said internal sensor at least by the control unit (main ECU 68). A self-diagnosis for self-diagnosing whether or not the control unit is a value that is equal to or greater than the state quantity, or whether or not at least one of the on-board devices of the robot including at least the internal sensor and a driving motor (electric motor) is abnormal. Means (the main ECU 68, the distributed ECUs 70 to 86, S10, S34, S36, S100, S200, S300) and outputting the abnormality information when it is determined that there is an abnormality by the self-diagnostic means. Abnormal information output means (main ECU 68, S18) and the output of the said abnormal information output means are input, and based on the said abnormality information, stopping the robot which was previously set previously, and the walking | working in operation are discontinued. According to the defective degree determining means (main ECU 68, S20) and the determined defective degree according to the plurality of ranks including stopping after the stop. On the basis of this, a stable state shifting means (main ECUs 68, S24) for shifting the robot to a stable state was configured.

보다 구체적으로는, 상기 안정상태 이행수단은, 상기 판정된 불량도(에러의 순위, 보다 구체적으로는 FATAL, WARNING, SMALL)에 따라, 소정의 행동 계획표에 따라서 상기 로봇을 안정된 상태로 이행하게 제어하도록 구성했다. More specifically, the stable state shifting means controls the robot to shift to a stable state in accordance with a predetermined action plan according to the determined degree of failure (error ranking, more specifically FATAL, WARNING, SMALL). Configured to.

또한, 상기 판정된 불량도를, 상기 제어 유닛에 설치된 내부 메모리 (내부 플래시 메모리(68g))에 격납하는 동시에, 상기 로봇의 외부에 설치된 외부 메모리(94a)에 격납하는 불량도 격납 수단(메인 ECU(68), S30, S32)을 구비하도록 구성했다. Further, the determined defectiveness degree is stored in an internal memory (internal flash memory 68g) installed in the control unit, and also in a failure degree storing means (main ECU) stored in an external memory 94a provided outside of the robot. It comprised so that (68), S30, S32 might be provided.

또한, 상기 불량도 격납 수단(메인 ECU(68), S30, S32)은, 상기 불량도 판정 수단의 출력과 상기 로봇의 상태량을 표시하는 파라미터(자세 파라미터)를, 상기 내부 메모리에 격납하는 동시에, 상기 외부 메모리에 격납하도록 구성했다. Further, the defectiveness storing means (main ECU 68, S30, S32) stores a parameter (posture parameter) indicating the output of the defectiveness determining means and the state amount of the robot in the internal memory, It was configured to be stored in the external memory.

또한, 상기 제어 유닛은, 적어도 목표 조작량을 입력하여, 상기 목표 조작량을 만족하도록 제어 대상인 상기 로봇의 목표 거동을 출력하는 동력학 모델에 의거하여, 적어도 상기 동력학 모델과 상기 로봇의 상태량의 편차에 따른 상기 목표치의 수정량을 적어도 상기 동력학 모델에 부가적으로 입력하여 상기 동력학 모델의 거동을 수정하는 동력학 모델거동 수정수단(대국적 안정화 제어 계산부(68b))과, 및 상기 동력학 모델의 거동을 추종하도록, 상기 구동 모터(전동 모터)의 작동을 제어하는 제어 수단, 보다 구체적으로는 상기 구동 모터(전동 모터)를 구동하여 상기 관절을 변위 제어하는 관절변위 제어수단(대국적 안정화 제어 계산부(68b))을 구비하는 것인 동시에, 상기 자기 진단 수단(메인 ECU(68), S10)은, 상기 동력학 모델과 상기 로봇의 상태량의 편차, 보다 구체적으로는 경사(각도)의 편차(θerr)가 소정 범위에 없을 때, 상기 상태량이 이상인 값으로 자기 진단하도록 구성했다. The control unit is further configured to input at least a target manipulated variable and output a target behavior of the robot to be controlled so as to satisfy the target manipulated variable, based on at least the deviation in accordance with the deviation between the dynamic model and the state quantity of the robot. Dynamic model behavior correcting means (national stabilization control calculation unit 68b) for correcting the behavior of the dynamics model by inputting at least a correction amount of a target value into the dynamics model, and following the behavior of the dynamics model, A control means for controlling the operation of the drive motor (electric motor), and more specifically, a joint displacement control means (national stabilization control calculation unit 68b) for driving the drive motor (electric motor) to displace and control the joint; At the same time, the self-diagnostic means (main ECU 68, S10) is a piece of the state model of the dynamics model and the robot. When the difference (the angle) of the difference (theta) to the difference (theta) err does not exist in a predetermined range, it is comprised so that it may self-diagnose by the value above the said state quantity.

또한, 상기 로봇이, 적어도 상체(3)와, 상기 상체에 관절을 통해 요동 가능하게 연결되는 동시에, 선단에 관절을 통해 발부(22)가 연결되는 복수 개, 보다 구 체적으로는 2개의 다리부 링크(2)를 구비하는 2족 보행식 이동 로봇으로서, 상기 내계 센서가 상기 상체(3)의 연직축에 대한 경사를 나타내는 출력을 발생시키는 경사계(60)를 포함하는 동시에, 상기 자기 진단 수단(분산 ECU(70), S34, S100)은, 상기 경사계의 출력이 소정 범위에 없을 때, 상기 경사계가 이상인 것으로 자기 진단하도록 구성했다. In addition, the robot is connected to at least the upper body 3 and the upper body so as to be able to swing through a joint, and at the same time, a plurality of, and more specifically, two leg parts to which the foot 22 is connected through the joint at the distal end. A biped walking mobile robot having a link (2), wherein the internal sensor includes an inclinometer (60) for generating an output indicating an inclination with respect to the vertical axis of the upper body (3), and the self-diagnostic means (dispersion) The ECUs 70, S34, S100 are configured to self-diagnose that the inclinometer is abnormal when the output of the inclinometer is not within a predetermined range.

또한, 상기 로봇이, 적어도 상체(3)와, 상기 상체에 관절을 통해 요동 가능하게 연결되는 동시에, 선단에 관절을 통해 발부(22)가 연결되는 복수 개, 보다 구체적으로는 2개의 다리부 링크(2)를 구비하는 2족 보행식 이동 로봇으로서, 상기 내계 센서가 상기 관절의 각도, 각속도 및 각가속도 중 적어도 어느 하나를 표시하는 출력을 발생시키는 각도 검출기(로터리 인코더(56))를 포함하는 동시에, 상기 자기 진단 수단(분산 ECU(70), S34, S100)은, 상기 각도 검출기의 출력이 소정 범위에 없을 때, 상기 각도 검출기가 이상인 것으로 자기 진단하도록 구성했다. In addition, a plurality of, and more specifically, two leg links in which the robot is at least connected to the upper body 3 and the upper body to be able to swing through the joints, and at the same time, the feet 22 are connected to the upper ends through the joints. A biped walking mobile robot having (2), wherein the internal sensor includes an angle detector (rotary encoder 56) for generating an output indicating at least one of an angle, an angular velocity, and an angular acceleration of the joint. The self-diagnostic means (distribution ECU 70, S34, S100) was configured to self-diagnose that the angle detector was abnormal when the output of the angle detector was not in a predetermined range.

또한, 상기 탑재 기기가, 촬상한 화상을 표시하는 출력을 발생시키는 외계 센서(시각 센서(50))를 포함하도록 구성했다. Moreover, the said mounting apparatus was comprised so that the external sensor (visual sensor 50) which produces the output which displays the image picked up may be included.

또한, 상기 탑재 기기가, 상기 로봇에 작용하는 바닥반력을 측정하는 바닥반력 검출기(6축력 센서(58))를 포함하는 동시에, 상기 자기 진단 수단(분산 ECU(82), S34, S100)은 상기 바닥반력 검출기의 출력이 소정 범위에 없을 때, 상기 바닥반력 검출기가 이상인 것으로 자기 진단하도록 구성했다. In addition, the on-board device includes a floor reaction detector (6 axis force sensor 58) for measuring the floor reaction acting on the robot, and the self-diagnostic means (distribution ECU 82, S34, S100) When the output of the floor reaction detector was not in the predetermined range, the floor reaction detector was configured to self-diagnose as abnormal.

또한, 상기 탑재 기기가, 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 자기 진단 수단(분산 ECU(70)~(80), 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.In addition, the on-board device includes a sensor group (current sensor 102, temperature sensor 104) for detecting the current supplied to the drive motor (electric motor) and the temperature of the drive motor (electric motor). The self-diagnostic means (distribution ECUs 70 to 80, S34 and S100 are abnormal when the drive motor (electric motor) is abnormal when at least one of the detected current and temperature is not within a predetermined range, respectively. Configured to self-diagnose.

또한, 상기 탑재 기기가, 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 자기 진단 수단(분산 ECU(84), S34, S100)은, 상기 전압 센서의 출력이 소정치 미만일 때, 상기 배터리가 이상인 것으로 자기 진단하도록 구성했다. Further, the on-board device includes a battery 64 that energizes the control unit and the drive motor (electric motor) and a voltage sensor 90 that generates an output indicating the voltage, and at the same time the self-diagnostic means ( The distributed ECUs 84, S34 and S100 are configured to self-diagnose that the battery is abnormal when the output of the voltage sensor is less than a predetermined value.

또한, 상기 탑재 기기가, 조작자와의 음성에 의한 교신을 가능하게 하는 음성 인식 장치(음성 입출력 장치(52) 등)을 포함하도록 구성했다. Moreover, the said onboard equipment was comprised so that the voice recognition apparatus (sound input / output device 52 etc.) which may enable communication with a voice by an operator may be comprised.

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 자기 진단 수단(분산 ECU(86), S36, S200)은, 상기 통신 수단이 이상이 있는지 여부를 자기 진단하도록 구성했다. A communication control unit (operation ECU 94) comprising a microcomputer disposed outside the robot and including the external memory, and the communication unit freely connects the control unit and the operation control unit. In addition to the means (communication device 96), the self-diagnostic means (distributed ECU 86, S36, S200) was configured to self-diagnose whether or not the communication means is abnormal.

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. In addition, in the above, in abnormality detection, such as a drive motor (electric motor) and an internal sensor, the output was detected by comparing with a predetermined value, in other words, a fixed value, but you may provide a table or a map. For example, when the power system (battery 64) is described, the estimated battery voltage may be set as a table or a map in accordance with the time, the amount of work estimated from the scheduled walking, and the search may be performed to a predetermined value.

6축력 센서(58)에 대해서 말하자면, 예를 들면, 예상되는 보행에 있어서의 거리, 시간 등으로부터 로봇(1)에 작용하는 바닥반력의 경시적인 변화를 테이블 혹은 맵으로서 설정해 두고, 이를 검색하여 소정치로 해도 된다. As for the six-axis force sensor 58, for example, the change over time of the floor reaction acting on the robot 1 from the expected distance, time, etc. is set as a table or a map, and the search is performed. It may be politics.

또한, 이동 로봇으로서 휴먼노이드형의 2족 보행식 이동 로봇을 예로 들어 설명했는데, 이에 한정되지 않고, 본 발명은, 차륜식, 크롤러(crawler)식의 이동 로봇에 동일하게 타당한 동시에, 2족 보행식 이동 로봇으로서도 3개 이상의 다리부 링크를 구비한 것에도 동일하게 타당하다. In addition, although the humanoid type biped walking mobile robot was demonstrated as an example as a mobile robot, it is not limited to this, The present invention is equally applicable to a wheel type and a crawler type mobile robot, and the biped walking is similar. The same is also true for the mobile robot having three or more leg links.

또한, 구동 모터로서 전동 모터를 예로 들어 설명했는데, 이에 한정되지 않고, 본 발명은, 유압 모터, 공압 모터 등의 유체압 모터 등에도 동일하게 타당하다. In addition, although the electric motor was mentioned as an example and demonstrated as a drive motor, it is not limited to this, The present invention is similarly applicable to fluid pressure motors, such as a hydraulic motor and a pneumatic motor.

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 출력하고, 그것에 의거해, 미리 설정된, 로봇을 즉시 정지시키는 것, 및 작동중의 보행이 종료한 후에 정지시키는 것을 포함하는 복수의 순위에 따라서 이상의 불량도를 판정하는 동시에, 판정된 불량도에 따라, 소정의 행동 계획표에 의거해 이동 로봇을 안정된 상태로 이행시키도록 구성하였기 때문에, 이상 검지 결과를 효과적으로 활용할 수 있다. 또한, 판정된 불량도에 따라 안정된 상태로 이행시키도록 구성하였기 때문에, 그 이행도 적절한 것으로 할 수 있다. 따라서, 본 발명은 이동 로봇의 이상 검지 장치 등에 응용 가능하다. According to the present invention, in the abnormality detection device of the mobile robot, it is self-diagnosed whether or not the internal state amount is abnormal or at least one of an internal sensor or the like is abnormal. The abnormality degree is determined according to a plurality of rankings including outputting and stopping the robot immediately after it is set in advance, and stopping after the walking in operation is completed. Therefore, since it was comprised so that a mobile robot may be shifted to a stable state based on the predetermined | prescribed action plan table, the abnormality detection result can be utilized effectively. Moreover, since it was comprised so that it might transition to a stable state according to the determined defect degree, the transition can also be made suitable. Therefore, this invention is applicable to the abnormality detection apparatus of a mobile robot, etc.

Claims

delete

A drive motor and a control unit (main ECU 68) made up of at least a microcomputer for measuring an internal state amount and operating the drive motor on the basis of a state amount obtained from at least the output of the internal field sensor. In the abnormality detection device that detects an abnormality of a legged mobile robot that walks by walking, the control unit includes:

a. Self-diagnostic means (main ECU 68, distributed ECU) for self-diagnosing whether or not the state quantity is an abnormal value, or whether at least one of the onboard equipment of the robot including at least the internal sensor and the drive motor is abnormal. 70)-(86), S10, S34, S36, S100, S200, S300),

b. Abnormality information output means (main ECU 68, S18) for outputting the abnormality information when it is self-diagnosed by the self-diagnostic means;

c. Abnormal failure according to a plurality of rankings including inputting the output of the abnormality information output means and immediately stopping the robot set in advance on the basis of the abnormality information, and stopping after the walking in operation is completed. Defectiveness determining means (main ECU 68, S20) for determining the degree; and

d. In accordance with the determined degree of failure, the mobile robot is provided with stable state transition control means (main ECU 68, S24) for controlling the robot to move to a stable state based on a predetermined action schedule. Detection device.

The method of claim 2,

e. The defect degree storing means (main ECU 68, S30, S32) which stores the determined defective degree in the internal memory 68g provided in the control unit, and also in the external memory 94a provided outside of the robot. An abnormality detection device for a mobile robot, characterized in that it further comprises).

The method of claim 3,

The defectiveness storing means (main ECU 68, S30, S32) stores a parameter indicating the output of the defectiveness determining means and the state amount of the robot in the internal memory and at the same time stores it in the external memory. An abnormality detection device for a mobile robot, characterized in that.

The method according to any one of claims 2 to 4,

The control unit,

f. At least a correction amount of the target value according to a deviation between the dynamic model and the state amount of the robot based on a dynamic model that inputs at least a target manipulation amount and outputs a target behavior of the robot to be controlled so as to satisfy the target manipulation amount. Dynamic model behavior correcting means 68b, which is additionally input to a dynamic model to modify the behavior of the dynamic model; and

g. In addition to the control means 68b for controlling the operation of the drive motor to follow the behavior of the dynamics model, the self-diagnostic means (main ECU 68, S10) includes the dynamics model and the robot. The abnormality detecting device of a mobile robot, characterized in that the self-diagnosis is performed with a value of the state amount being abnormal when the deviation of the state amount is not within a predetermined range.

The method according to any one of claims 2 to 4,

The robot has at least an upper body 3 and a legged movement having a plurality of leg links 2 connected to the upper body via a joint at the same time, and at the distal end of which a leg 22 is connected through the joint. As the robot, the internal sensor includes an inclinometer 60 which generates an output indicating an inclination with respect to the vertical axis of the upper body 3, and the self-diagnostic means (distribution ECUs 70, S34, S100), When the output of the inclinometer is not in a predetermined range, the abnormality detecting device of the mobile robot, characterized in that the self-diagnosis that the inclinometer is abnormal.

The method according to any one of claims 2 to 4,

The robot has at least an upper body 3 and a legged movement having a plurality of leg links 2 connected to the upper body via a joint at the same time, and at the distal end of which a leg 22 is connected through the joint. The robot includes an angle detector 56 which generates an output indicative of at least one of an angle, an angular velocity and an angular acceleration of a joint of the robot, and includes the self-diagnostic means (distributed ECU 70, S34, S100), when the output of the angle detector is not in a predetermined range, the abnormality detection device of the mobile robot, characterized in that the self-diagnosis that the angle detector is abnormal.

The method according to any one of claims 2 to 4,

The onboard device includes an external sensor (50) for generating an output for displaying an image picked up.

The method according to any one of claims 2 to 4,

The on-board device includes a floor reaction detector 58 for measuring the floor reaction acting on the robot, and the self-diagnostic means (distribution ECU 82, S34, S100) outputs the floor reaction detector. The abnormality detecting device of a mobile robot, characterized in that the bottom reaction force detector is abnormal when it is not within a predetermined range.

The method according to any one of claims 2 to 4,

The on-board device includes sensor groups 102 and 104 for detecting the current supplied to the drive motor and the temperature of the drive motor, and the self-diagnostic means (distributed ECUs 70 to 80, S34, S100, the abnormality detecting device for a mobile robot, characterized in that the drive motor is diagnosed as abnormal when at least one of the detected current and temperature is not in a predetermined range, respectively.

The method according to any one of claims 2 to 4,

The on-board device includes a battery 64 for energizing the control unit and the drive motor and a voltage sensor 90 for generating an output indicating the voltage, and the self-diagnostic means (distributed ECU 84, S34). , S100, when the output of the voltage sensor is less than a predetermined value, the abnormality detection device of the mobile robot, characterized in that the battery is abnormal.

The method according to any one of claims 2 to 4,

The onboard device includes a speech recognition device that enables communication by voice with an operator.

The method according to any one of claims 2 to 4,

h. An operation control unit (operation ECU 94) made of a microcomputer disposed outside the robot and including the external memory, and

i. And a communication means 96 for freely connecting the control unit and the operation control unit, and the self-diagnostic means (distributed ECUs 86, S36, S200) determine whether the communication means is abnormal. An abnormality detecting device of a mobile robot, characterized by self-diagnosis.