KR100748463B1 - 다리식 로봇의 보행제어장치 - Google Patents

다리식 로봇의 보행제어장치 Download PDF

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KR100748463B1
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도꾸리쯔교세이호진 상교기쥬쯔 소고겡뀨죠
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Abstract

본 발명은 다리식 로봇에 있어서의 자세를 안정제어하기 위한 보행제어장치를 제공하는 것으로, 이 다리식 로봇의 보행제어는, 기본적으로는 발바닥 위치를 기준으로 하고, 적어도 양 다리의 발바닥을 연결하는 방향 및 수평면내에서 그것과 직교하는 방향의 좌표축을 갖는 발바닥 좌표계를 제어좌표계로하고, 각 좌표축 방향의 각각에 대하여 발바닥을 연결하는 방향의 축 주변으로는, 강하게 버티는 힘으로 자세를 복귀하도록 제어함과 동시에, 발바닥을 연결하는 방향과 직교하는 축 주변으로는, 약한 버티기 힘으로 자세를 복귀하도록 제어하고, 발바닥 좌표계의 각 좌표축 방향에서 다른 버티기 힘에 의한 자세제어를 행하는 것이며, 그것을 위한 다리식 로봇에는, 접지다리의 발바닥 위치를 검출하는 발바닥위치센서, 접지다리의 상태를 검출하는 접지다리 센서 혹은 접지다리의 상태를 생성하는 동작생성장치, 검출한 접지다리의 발바닥 위치 및 접지다리의 상태에 따라서 다리의 발바닥을 연결하는 방향을 기준으로 한 좌표계를 제어좌표계로해서 보행제어를 행하는 제어장치, 상기 제어장치에 의해 제어되는 다리부 액츄에이터가 설치된다.

Description

다리식 로봇의 보행제어장치{DEVICE FOR CONTROLLING WALKING OF LEGGED ROBOT}
본 발명은, 다리식 로봇의 보행제어장치에 관한 것이며, 더욱 구체적으로는, 다리식 로봇에 있어서의 자세를 안정제어할 수 있는 제어기능을 구비한 보행제어장치에 관한 것이다.
종래에 있어서의 다리식 로봇의 제어장치는, 예를 들면, 일본 특허공개 평11-300660호 공보에 기재되어 있는 바와 같이, 다리식 로봇의 진행방향을 1축에 갖는 직교좌표계(진행방향 좌표계)를 기준으로 하여, 안정제어계가 설계되고, 예를 들면, 보행제어장치가 제작되어 있다.
종래에 있어서는, 다리식 로봇의 보행패턴은, 상기 진행방향 좌표계를 기준으로 설계되어 온 점에서, 당연히, 그 진행방향 좌표계를 이용하여 제어계가 설계되고, 안정제어계의 제어장치가 만들어져 왔다. 이러한 진행방향 좌표계에 의한 제어계는 인간의 직감과 일치하는 점에서, 이 제어계의 구축은 시스템의 설계 방법에서는 타당한 것이다.
그러나, 진행방향 좌표로 설계된 제어장치에서는, 예를 들면, 다리식 로봇에 있어서, 접지다리(接地脚)의 이동에 따라서, 필연적으로 안정된 보행제어계를 구축 하는 것은 곤란하다. 즉, 다리식 로봇이 보행하는 경우에 있어서, 예를 들면, 이족보행하는 경우에 있어서는, 그 보행상태에 의해 자세가 변화하고, 자세변화에 의해 제어 파라미터가 변동할 뿐만 아니라, 시시각각 변화하는 자세에 의해, 다리부의 링크구조로부터, 필연적으로 로봇자체의 강성이 변화함으로써, 제어계가 발진해 버리는 경우도 있다. 이 때문에, 다종다양한 보행패턴에 대하여 안정된 보행제어계를 구축하는 것은 곤란하였다.
이 때문에, 안정된 보행제어계를 구축하기 위해서는, 빈번히 시행착오적으로 제어계의 파라미터 조정이 필요하였다. 예를 들면, 진행방향 좌표계에 있어서, 보행 패턴의 안정된 제어계를 구축하기 위해서는, 제어신호의 입력에 가중을 행하고, 제어계의 강성을 떨어뜨려서 발진을 회피하면서, 제어계를 구성하게 되는데, 이 경우에는, 반대로 제어계의 특성을 원하는 특성으로 설정하는 것이 곤란하다는 문제점이 있었다.
본 발명은, 이러한 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것이며, 본 발명의 목적은 다리식 로봇에 있어서의 자세를 안정제어하기 위한 제어계를 구비한 보행제어장치를 제공하는데 있다.
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상기 목적을 달성하기 위해서는, 본 발명에 관한 다리식 로봇의 보행제어장치는, 기본구성으로서, 다리식 로봇의 보행제어장치에 있어서, 검출된 접지다리인 두 다리의 발바닥을 연결하는 방향, 접지다리인 두 다리의 발바닥을 연결하는 방향과 직교하는 방향, 및 연직방향을 각 방향으로 하는 좌표계(이하, 발바닥 좌표계라고 칭한다)를 보행제어를 위한 제어좌표계로 하는 제어장치, 상기 제어장치에 의해 구동제어되는 다리부 액츄에이터를 구비하고 있다.
또한 구체적으로 설명하면, 상기 다리식 로봇은, 그 다리부에, 제어좌표계의 기준위치가 되는 발바닥 위치를 검출하는 발바닥위치센서를 구비하고 있다. 이 발바닥위치센서는, 예를 들면, 관절의 회전각을 검출하는 회전각 센서의 출력과 링크형상 데이터로부터, 운동학에 기초하여 발바닥 위치를 산출하는 구성이어도 좋다. 또, 접지다리의 상태를 검출하는 접지다리 센서 혹은 접지다리의 상태를 생성하는 동작생성장치를 구비하고, 제어장치에 있어서, 검출한 발바닥 위치 및 상태에 따라서 상기 발바닥 좌표계를 보행제어를 위한 제어좌표계로 해서 다리부 액츄에이터를 제어한다.
또, 본 발명에 의한 다리식 로봇의 보행제어장치에 있어서, 제어장치는 발바닥 좌표계에 있어서 제어 파라미터의 입력을 행하고, 입력한 제어 파라미터에 의해 발바닥을 연결하는 방향의 축 주변으로는, 강하게 버티는 힘으로 자세를 복귀하도록 제어함과 동시에, 발바닥을 연결하는 방향과 직교하는 축 주변으로는, 약한 버티기 힘으로 자세를 복귀하도록 제어하고, 발바닥 좌표계의 각 좌표축 방향에서 다른 버티기 힘에 의한 자세제어를 행하도록 설정한다. 이 경우에, 접지상태센서 혹은 동작생성장치에 의해 검출된 접지다리의 상황에 대응하여 상기와 같은 제어특성을 변경한다.
또한, 상기 제어장치는, 좌표변경 수단을 구비하고, 발바닥 좌표계에서의 상기와 같은 제어특성을 센서자체가 내장하고 있는 좌표계인 센서 좌표계, 다리식 로봇이 진행하는 방향을 기준으로 한 좌표계인 진행방향 좌표계, 또는 다리식 로봇의 보디를 기준으로 한 좌표계인 보디좌표계 중 어느 하나로 변환하여 제어 파라미터를 얻는다. 이것에 의해, 상기 진행방향 좌표계 혹은 보디좌표계 등으로 환산하여 제어를 행하는 것이 가능하다. 이처럼, 접지다리의 상황에 의해, 또한 좌표계를 변경하여, 그 제어특성을 동적으로 변환하고, 안정제어를 행하도록 함으로써, 다리식 로봇의 보행제어 안정성이 향상된다.
즉, 본 발명에 의한, 다리식 로봇의 보행제어장치에 있어서는, 제어장치는 보행상태(예를 들면, 접지다리의 상황)에 의해 제어장치 자체를 전환하는 것이 아니라, 접지상태센서 혹은 동작생성장치에 의해 검출된 접지다리의 상황에 의해, 제어장치의 자세제어를 행하기 위한 버티기 힘을 변화시킨다.
또한, 본 발명의 다리식 로봇의 보행제어장치의 바람직한 실시형태에 있어서는, 제어장치가, 센서 자체가 내장하고 있는 센서 좌표계에 있어서 검출한 센서정보를, 다리의 발바닥을 연결하는 방향을 기준으로 한 발바닥 좌표계로 변환하는 좌표변환 수단, 진행방향 좌표계에 있어서 기술된 동작 패턴정보를, 다리의 발바닥을 연결하는 방향을 기준으로 한 발바닥 좌표계로 변환하는 좌표변환 수단을 구비하고, 또, 발바닥 좌표계에 있어서 생성된 제어신호를 다른 좌표계(예를 들면, 센서 좌표계, 진행방향 좌표계, 보디좌표계)의 신호로 변환하여 보행제어를 행하는 것이다.
일반적으로, 다리식 로봇에 있어서는, 보행자세에 의해 제어 파라미터 변동이 일어나고, 또한, 보행의 자세에 의해 로봇의 강성이 변환된다. 예를 들면, 구체적으로 이족보행 로봇을 예로 하여 설명하면, 양 다리의 발바닥을 연결하는 방향으로는, 양 다리에 의해 잠금링크 구조가 형성되어 있기 때문에 강성이 높고, 넘어지기 어려운 것으로 되어 있다. 한편, 이 양 다리의 발바닥을 연결하는 방향에 직교하는 방향에 대해서는 양 다리에 의한 잠금링크 구조를 구성하지 않기 때문에, 다리식 로봇의 보행자세에 대해 강성이 낮고, 넘어지기 쉬운 것으로 되어 있다.
그래서, 본 발명에 의한 다리식 로봇의 보행제어장치에 있어서는, 보행자세의 제어를 행하는 보행제어계를, 다리식 로봇의 보행제어에 적합한 좌표계로서, 상기 발바닥 위치를 기준으로 한 발바닥 좌표계를 이용하도록 하고 있다. 구체적으로는, 상술한 다리의 발바닥을 연결하는 방향, 수평면내에서 그것과 직교하는 방향, 및 연직방향의 각 방향으로 이루어지는 좌표계를 이용하여, 보행제어계를 설계ㆍ구축한다. 이것에 의해, 보행자세에 있어서 안정된 제어계를 설계ㆍ구축하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명의 보행제어장치에 있어서는, 발바닥 좌표계를 이용하여 보행제어를 행하므로, 발바닥 좌표계에 좌표변환을 행하는 좌표변환 수단을 구비하고, 예를 들면, 센서 좌표계에서의 센서정보나 진행방향 좌표계에서 기술된 보행 패턴 등에 대해서는, 발바닥 좌표계로 좌표변환하고, 또, 발바닥 좌표계에 있어서 생성된 제어신호로부터 역변환을 행하고, 진행방향 좌표계에서 기술된 보행 패턴을 실현하는 제어계를 설계ㆍ구축한다. 이것에 의해, 원하는 특성을 가진 제어계의 설계ㆍ구축을 용이하게 실현할 수 있다.
도1은 본 발명을 실시하는 다리식 로봇의 구조를 개략적으로 나타낸 설명도이다.
도2는 다리식 로봇의 보행제어를 행하는 경우에 대해서 접지다리의 위치의 상태에 대한 사시 설명도이다.
도3은 본 발명에 관한 발바닥 좌표계의 설명도이다.
도4는 발바닥 좌표계에 의한 이방향성을 갖는 복귀 모멘트를 설명하는 도이다.
도5는, 한쪽다리 지지기(支持期)에 있어서의 발바닥 좌표계의 복귀 모멘트에 대한 설명도이다.
[부호의 설명]
1…왼발 2…오른발 2a…상부 기판
2b…접지기판 3…저강성 부재 4…다리부 관절설치부
5…자세 제어장치 6a…제1 다리부 6b…제2 다리부
7…로봇 본체부 8a…제1 관절모터 8b…제2 관절모터
8c…제3 관절모터
이하, 본 발명의 실시의 형태에 대하여, 도면을 참조하여 설명한다.
도1 및 도2에 있어서, 도면부호 1은 왼발, 도면부호 2는 오른발, 이들에 의해 지지되는 로봇 본체부(7)에는, 자세제어장치(5)를 구비하고 있다. 상기 오른발(2)의 구성에 대하여 구체적으로 설명하면, 도면부호 2a는 상부 기판, 도면부호 2b는 접지 기판, 도면부호 3은 발부를 구성하는 저강성 부재, 도면부호 4는 발부관절 설치부이며, 또한 도면부호 6a는 로봇 본체부(7)에 연결되는 제1 다리부, 6b는 그 아래쪽의 제2 다리부이며, 8a는 로봇 본체부(7)와 제1 다리부(6a)의 사이에 설치된 제1 관절모터, 8b는 제1 다리부(6a)와 제2 다리부(6b)의 사이에 설치된 제2 관절모터, 8c는 제2 다리부와 발부관절 설치부(4) 사이에 설치된 제3 관절모터이다.
또한, 여기서는 오른발(2)의 구성에 대해서만 설명했는데, 왼발(1)에 대해서도 같은 구성을 구비하고 있는 것을 물론이다. 또한, 이하에 있어서는, 상기 제1 내지 제2 다리부(6a, 6b) 및 제1 내지 제3 관절모터(8a~8c)에 의해 구성되는 부분을 단순히 다리부라고 부른다.
도시를 생략하고 있지만, 왼발(1) 및 오른발(2)에는, 각각 저강성 부재(3) 중에 접지상태센서로서 기능하는 압력 센서가 설치되어 있다. 또, 로봇 본체부(7)에는, 그 기울기 등을 검출하기 위해 도시하지 않은 자세센서가 설치되고, 또한 관절모터(8a~8c)에 의한 관절의 회전각을 검출하는 회전각 센서의 각도 데이터와, 제1 내지 제2 다리부(6a, 6b)에 의해 구성되는 링크의 형상 데이터 등으로부터 발바 닥 위치를 산출하는 발바닥위치센서가 설치된다.
그리고, 왼발(1) 및 오른발(2)의 위치에 대해서는, 자세제어장치(5)에 있어서, 상기 자세 센서 및 발바닥 센서의 출력에 기초하여, 초기 설정위치로부터, 보행제어를 행하여 동작시킨 로봇의 다리부의 이동위치까지가 산출되어 구해진다. 또한, 자세제어장치(5) 중에는, 후술하는 좌표변환을 행하여 제어데이터 등을 생성하고, 관절모터(8a~8c) 등의 다리부 액츄에이터에 대하여 제어신호를 출력하는 동작제어용 컴퓨터(제어장치)가 설치되어 있다.
다리식 로봇의 보행제어에 대해서는, 로봇 본체부(7)에 설치된 자세제어장치(5)에 있어서의 동작제어용 컴퓨터가 로봇의 다리부를 동작시켜서, 즉, 다리부 액츄에이터를 제어하여 왼발(1) 및 오른발(2)을 동작시켜, 보행 패턴에 따라서 보행제어를 행하도록 구성되고, 기능적으로는, 다리부의 상태를 생성해서, 제어를 행하는 동작생성장치(5)의 동작제어용 컴퓨터로부터 출력되는 제어신호에 의해, 다리부 액츄에이터를 제어하여, 왼발(1) 및 오른발(2)을 동작시켜, 보행 패턴을 따라서 보행제어가 행하여진다.
다리식 로봇의 보행제어를 행하는 경우, 그 다리식 로봇에 있어서는, 보행자세에 의해 파라미터 변동이 발생한다. 또, 보행 자세에 따라서는, 로봇 본체부(7)나 다리부의 메커니컬한 강성이 변화한다. 즉, 이족보행 로봇의 보행자세에 대해서는 도2에 나타낸 바와 같이, 접지다리에 대하여, 양 다리(왼발(1) 및 오른발(2))의 발바닥을 연결하는 L1방향(이하, 길이방향이라고 칭함)에는, 양 다리에 의한 잠금링크 구조가 형성되어 있기 때문에, 강성이 높고, 화살표(A) 방향에는 넘어지기 어 려운 상태로 되어 있고, 또한 이 길이방향에 직교하는 L2방향(이하, 폭방향이라고 칭함)에 대해서는, 양 다리에 의한 잠금 링크구조를 구성하지 않기 때문에, 강성이 낮고, 화살표(B)방향으로는 넘어지기 쉬운 것으로 되어 있다.
이 때문에, 본 발명에 있어서는, 다리식 로봇의 보행제어에 있어서의 안정제어를 위해, 이 길이방향 및 폭방향의 각각에 대하여, 길이방향의 축 주변으로는, 강하게 버티는 힘으로 자세를 복귀하도록 제어함과 동시에, 폭방향과 직교하는 축 주변으로는, 약한 버티기 힘으로 자세를 복귀하도록 제어하고, 발바닥 좌표계의 각 좌표축 방향에서 다른 버티기 힘에 의한 자세제어를 행하게 하여 제어계를 설정한다. 즉, 이족방향 로봇에 있어서는, 상술한 바와 같이 방향(길이 방향 및 폭방향)에 따라서 각각 특성이 있고, 이것이 변화한다. 그래서 이족방향 로봇의 보행제어계로서는, 도3에 나타낸 바와 같이, 다리의 발바닥을 연결하는 방향을 기준으로 한 직교좌표계인 발바닥 좌표계를 설정하고, 보행제어를 행한다. 또한, 이 발바닥 좌표계에서는, 다리식 로봇을 보행시킨 경우, 로봇의 발바닥 위치가 변화되기 때문에, 발바닥 좌표계의 좌표축이 동적으로 변화한다. 이 때문에, 보행제어를 행하는데 있어서는, 제어를 행하는 타이밍에 따라서, 접지다리(왼발(1) 및 오른발(2))의 위치를 검출하고, 이 검출한 다리의 발바닥을 연결하는 방향에 기인하여, 발바닥 좌표계를 설정하고, 그 발바닥 좌표계에 따라서 보행제어를 행한다.
양 다리 접지시의 자세 제어에서는 도4에 나타낸 바와 같이, 길이방향폭(L1) 주변의 전도에 대해서는, 강하게 버티는 힘으로 자세를 복귀하도록 제어한다. 한편, 폭방향축(L2) 주변의 전도에 대해서는, 양 발간격이 넓은(긴) 점에서, 약한 버티기 힘으로도, 기울었던 로봇의 동체(로봇 본체부(7))를 복귀시키는 모멘트를 벌 수 있기 때문에, 약한 버티기 힘으로 자세를 복귀시키는 것과 같은 제어를 행한다.
또한, 보행제어에 있어서, 한쪽다리 지지의 상태가 개재되지만, 이 경우에 있어서도, 다음에 설명하는 바와 같이, 제어장치를 전환하지 않고, 양 다리 지지상태에서의 제어와 모두 똑같이, 발바닥 좌표계를 설정하고, 그 발바닥 좌표계를 따라서 보행제어를 행한다. 즉, 한쪽다리의 상태에 있어서는, 도5에 나타낸 바와 같이, 그 강성에 대해서는 상술한 길이방향 및 폭방향 중 어느 하나의 방향에 대해서도 약하므로, 이들 방향 모두, 강한 버티기 힘으로 자세를 복귀하도록 제어를 행한다.
발바닥 좌표계에 기인한 자세제어에 관하여 보다 구체적으로 설명을 하면, 기울었던 로봇의 동체(로봇 본체부(7))를 복귀시키기 위해서는, 접지다리의 양밑창에 의한 버티기 힘에 의해 자세를 복귀시키는데, 물리적으로는, 발바닥으로부터 바닥면에 대한 보상 모멘트를 발생함으로써 자세의 복귀를 행한다. 상술한 바와 같이, 접지다리의 상황에 의해 길이방향과 폭방향의 강성이 다르기 때문에, 이방성(방향에 따라 자세제어를 행하기 위한 버티기 힘을 변화시키는 것)을 가지게 하여 제어계를 설계하고, 구축할 필요가 있다. 그 제어계는 예를 들면, 다음식 1에 나타낸 바와 같이, 발바닥 좌표계의 각 축방향에 대해서 비간섭화된 선형 시스템의 제어계를 구성하고, 보상 모멘트를 발생시키는 것이다.
Figure 112004051228017-pct00001
여기서,
좌상의 첨부글자F :발바닥 좌표를 의미한다.
M: 복귀 모멘트 벡터
Δθ: 동체의 기울기 벡터
Kp: 동체의 기울기의 비례 게인
Kv:동체의 기울기의 속도 게인
B: 버티기 힘을 결정하는 중량 행렬
이다.
또한, 이 중량 행렬(B)은, 2×2 행렬의 경우, 구체적으로는,
Figure 112004051228017-pct00002
로 주어진다.
단, b는 0이상 1이하의 수치이며, 길이방향축 주변의 강한 버티기 힘을 1로했을 때의 폭방향축 주변의 버티기 힘의 비율을 의미한다.
한편, 로봇 본체부(7)의 기울기를 검출하는 자세센서 등의, 제어계로의 피드백에 사용하는 센서는, 양 다리의 위치관계에 의해 축방향이 변화하는 발바닥 좌표계로 검출되는 것은 아니고, 통상, 동체 등에 고정된 센서 좌표계로 검출된다. 따라서, 식1에 있어서의 변수의 동체의 기울기 벡터(Δθ)는, 식3-1 및 식3-2에 나타낸 바와 같은 「센서좌표계→발바닥 좌표계」간의 좌표변환을 행할 필요가 있다.
Figure 112004051228017-pct00003
Figure 112004051228017-pct00004
여기서, 왼쪽 위의 첨부글자S는, 센서 좌표계를 의미하고, 또한, R은 좌표변 환을 나타내는 기호로, R의 왼쪽 아래의 첨부글자로 표기된 좌표계 데이터를, R의 왼쪽 위에 첨부글자로 표기된 좌표계 데이터로 변환하는 좌표 변환행렬로서 주어진다.
한편, 보행패턴은, 통상 발바닥 좌표계와는 다른 좌표계, 진행방향 좌표계로 기술되어 있고, 예를 들면 보디정면을 항상 진행방향을 향해서 보행하는 경우는, 보디를 기준으로 한 보디좌표계로 기술되어 있다. 따라서, 원하는 안정된 제어계를 구축하기 위해서는, 식1에 의해 산출된 발바닥 좌표계에서의 보상신호를, 식4에 나타낸 바와 같이 보디좌표계의 신호로 좌표변환을 행하고, 최종적으로는 보행 패턴에 보상을 가하는 제어를 행할 필요가 있다.
Figure 112004051228017-pct00005
또한, 첨부글자B는 보디 좌표계를 나타내고 있다.
이상을 정리하면, 자세제어장치(5)에 있어서 다음식 5에 나타내는 제어계를 구성하여, 보디좌표계에 있어서의 보상 모멘트를 발생시키도록 하는 것이 다리식 로봇의 안정제어를 위해 유효하다.
Figure 112004051228017-pct00006
이 식 5에서 알 수 있듯이, 보디 좌표계로 생각한 경우, 보행제어에 의해 게인이 가변이 되고, 다종다양한 보행 패턴에 대하여, 식 1로 표현되는 원하는 제어계를, 안정되게 구축하는 것이 가능하다.
또한, 식 4와 식 5의「발바닥 좌표계→보디 좌표계」에의 좌표변환을「발바 닥 좌표계→보디 좌표계」에의 좌표변환을 치환하는 점에서도 알 수 있듯이, 진행방향 좌표계에서 생각한 경우에 있어서도, 보행자세에 의해 게인이 가변이 되며, 다종다양한 보행 패턴에 대하여, 식1로 표현되는 원하는 제어계를 안정되게 구축하는 것도 가능하다.
또한, 다리식 로봇의 보행제어의 경우에는, 접지다리의 상태에 의해 모드를 전환하는 경우가 많은데, 모드의 전환은 제어 시스템을 복잡하게 할 뿐 아니라, 때로는 불안정한 제어계를 구성하게 된다. 그 때문에, 여기서는 식 2에 있어서의 가중을 연속적으로 변환함으로써, 이것에 대응하여 제어계를 구성한다. 구체예로서는, 이족보행 로봇을 예로 들어 설명하면, 도5에 나타낸 바와 같이, 한쪽다리 지지기에 대해서는 모든 방향에 대하여,「강한 발바닥에 의한 버티기 힘」이 필요함과 동시에, 식 1에 의해 산출된 복귀 모멘트를 불연속으로 변화시키면, 경우에 따라서는, 전도에 이를 때가 있다. 이 때문에, 연속하여 변화시킬 필요가 있다. 그래서, 접지다리의 상태를 검출하는 접지상태센서, 혹은 접지다리의 상태를 생성하는 동작생성장치에 의한 보행 패턴으로부터, 한쪽다리 지지기 또는 양 다리 지지기의 판별을 행하고, 이 판별에 기인하여 식2로 얻어지는「중량b」을 연속적으로 변화시켜서, 한쪽다리 지지기에 있어서는「b=1」이 되도록 한다.
이상에 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 보행제어장치에 있어서는, 발바닥 좌표계를 이용하여 보행제어를 행하도록 하고 있으므로, 발바닥 좌표계에 좌표 변환을 행하기 위한 좌표변환 수단을 구비하고, 예를 들면, 센서 좌표계에서의 센서 정보나 진행방향 좌표계 혹은 보디 좌표계에서 기술된 보행패턴 등에 대해서는, 발 바닥 좌표계로 좌표 변환하고, 혹은 발바닥 좌표계로부터 역변환을 행하고, 진행방향 좌표계 혹은 보디좌표계에서 기술된 보행패턴에 보상을 가하고 있다. 이것에 의해, 원하는 특성을 가진 제어계의 설계 및 구축을 용이하게 실현할 수 있다.

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  6. 다리식 로봇의 보행제어장치에 있어서,
    검출된 접지다리인 두 다리의 발바닥을 연결하는 방향, 접지다리인 두 다리의 발바닥을 연결하는 방향과 직교하는 방향, 및 연직방향을 각 방향으로 하는 좌표계를 보행제어를 위한 제어좌표계로서 보행제어를 행하는 제어장치를 구비한 것을 특징으로 하는 다리식 로봇의 보행제어장치.
  7. 다리식 로봇의 보행제어장치에 있어서,
    접지다리의 발바닥 위치를 검출하는 발바닥 위치센서와,
    상기 발바닥 위치센서에 의해 검출한 접지다리의 발바닥 위치를 기준으로 한 접지다리인 두 다리의 발바닥을 연결하는 방향, 접지다리인 두 다리의 발바닥을 연결하는 방향과 직교하는 방향, 및 연직방향을 각 방향으로 하는 좌표계를 보행제어를 위한 제어좌표계로서 보행제어를 행하는 제어장치와,
    상기 제어장치에 의해 제어되는 다리부 액츄에이터를 구비한 것을 특징으로 하는 다리식 로봇의 보행제어장치.
  8. 다리식 로봇의 보행제어장치에 있어서,
    접지다리의 발바닥 위치를 검출하는 발바닥 위치센서와,
    접지다리의 상태를 검출하는 접지상태센서와,
    검출한 접지다리의 발바닥 위치 및 상태에 대응하여 접지다리의 위치를 기준으로 한 접지다리인 두 다리의 발바닥을 연결하는 방향, 접지다리인 두 다리의 발바닥을 연결하는 방향과 직교하는 방향, 및 연직방향을 각 방향으로 하는 좌표계로 변경하여 보행제어를 행하는 제어장치와,
    상기 제어장치에 의해 제어되는 다리부 액츄에이터를 구비한 것을 특징으로 하는 다리식 로봇의 보행제어장치.
  9. 다리식 로봇의 보행제어장치에 있어서,
    접지다리의 발바닥 위치를 검출하는 발바닥 위치센서와,
    접지다리의 상태를 생성하는 동작생성장치와,
    검출한 접지다리의 발바닥 위치 및 상태에 대응하여 접지다리의 위치를 기준으로 한 접지다리인 두 다리의 발바닥을 연결하는 방향, 접지다리인 두 다리의 발바닥을 연결하는 방향과 직교하는 방향, 및 연직방향을 각 방향으로 하는 좌표계로 변경하여 보행제어를 행하는 제어장치와,
    상기 제어장치에 의해 제어되는 다리부 액츄에이터를 구비한 것을 특징으로 하는 다리식 로봇의 보행제어장치.
  10. 제7항에 있어서,
    제어장치는, 발바닥 위치 센서에 의해 검출된 접지다리의 발바닥 위치를 기준으로 한 접지다리인 두 다리의 발바닥을 연결하는 방향, 접지다리인 두 다리의 발바닥을 연결하는 방향과 직교하는 방향, 및 연직방향을 각 방향으로 하는 좌표계에 있어서의 제어 파라미터의 입력을 행하고,
    입력한 제어 파라미터에 의해 제어특성을 설정하는 것을 특징으로 하는 다리식 로봇의 보행제어장치.
  11. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    제어장치는, 접지상태센서 또는 동작생성장치에 의해 검출된 접지다리의 상태에 의해 제어특성을 변경하는 것을 특징으로 하는 다리식 로봇의 보행제어장치.
  12. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    제어장치는, 센서 자체가 내장하고 있는 좌표계에 있어서 검출한 센서정보를 접지다리의 발바닥 위치를 기준으로 한 접지다리인 두 다리의 발바닥을 연결하는 방향, 접지다리인 두 다리의 발바닥을 연결하는 방향과 직교하는 방향, 및 연직방향을 각 방향으로 하는 좌표계로 변환하는 좌표변환수단을 구비한 것을 특징으로 하는 다리식 로봇의 보행제어장치.
  13. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    제어장치는, 다리식 로봇의 진행방향을 1축으로 갖는 직교좌표계에 있어서 기술된 동작패턴정보를, 접지다리의 발바닥 위치를 기준으로 한 접지다리인 두 다리의 발바닥을 연결하는 방향, 접지다리인 두 다리의 발바닥을 연결하는 방향과 직교하는 방향, 및 연직방향을 각 방향으로 하는 좌표계로 변환하는 좌표변환수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 다리식 로봇의 보행제어장치.
  14. 제12항에 있어서,
    접지다리의 발바닥 위치를 기준으로 한 접지다리인 두 다리의 발바닥을 연결하는 방향, 접지다리인 두 다리의 발바닥을 연결하는 방향과 직교하는 방향, 및 연직방향을 각 방향으로 하는 좌표계에 있어서의 생성된 신호를, 센서 자체에 내장되어 있는 좌표계인 센서좌표계, 다리식 로봇의 진행방향을 1축으로 갖는 직교좌표계인 진행방향 좌표계, 또는 다리식 이동 로봇의 보디를 기준으로 한 좌표계인 보디좌표계 중 어느 하나의 좌표계로 변환하는 좌표변환수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 다리식 로봇의 보행제어장치.
  15. 제13항에 있어서,
    접지다리의 발바닥 위치를 기준으로 한 접지다리인 두 다리의 발바닥을 연결하는 방향, 접지다리인 두 다리의 발바닥을 연결하는 방향과 직교하는 방향, 및 연직방향을 각 방향으로 하는 좌표계에 있어서의 생성된 신호를, 센서 자체에 내장되어 있는 좌표계인 센서좌표계, 다리식 로봇의 진행방향을 1축으로 갖는 직교좌표계인 진행방향 좌표계, 또는 다리식 이동 로봇의 보디를 기준으로 한 좌표계인 보디좌표계 중 어느 하나의 좌표계로 변환하는 좌표변환수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 다리식 로봇의 보행제어장치.
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