KR20040086378A - 2각 보행식 인간형 로봇 - Google Patents

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KR20040086378A
KR20040086378A KR10-2004-7012583A KR20047012583A KR20040086378A KR 20040086378 A KR20040086378 A KR 20040086378A KR 20047012583 A KR20047012583 A KR 20047012583A KR 20040086378 A KR20040086378 A KR 20040086378A
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다와라데쓰오
오쿠무라유
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도꾸리쯔교세이호징 가가꾸 기쥬쯔 신꼬 기꼬
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Abstract

각각의 관절부를 요동시키는 구동 모터(11d, 11e, 18L, 18R∼24L, 24R, 28L, 28R∼33L, 33R, 35, 36)와, 상기 각각의 관절부를 요동시키는 구동 모터를 구동 제어하는 동작 제어 장치(40)를 가지고, 동작 제어 장치(40)가 현재의 로봇의 자세 등을 검출하는 검출부(45)와, 검출된 현재의 로봇의 자세와 외부로부터 입력되는 다음 동작 명령을 비교하고, 다음 동작 명령이 현재의 로봇의 자세 등에 대하여 안정 한계 내에 있을 때에는, 현재의 자세로부터 다음 동작 명령의 초기 자세까지의 중간 동작에 관한 보완 데이터와, 다음 동작 명령에 대응하는 동작 데이터를 생성하여, 보완 데이터 및 동작 데이터에 따라 상기 각각의 구동 모터를 구동 제어하고, 다양한 동작을 원활하게 연속하여 행하게 하도록 한 2각 보행식 인간형 로봇이다. 바람직하게는, 로봇의 동작의 요소가 되는 기본 동작의 시계열 데이터 및 알고리즘으로 이루어지는 자세 데이터를 저장한 동작 라이브러리(41a)를 구비하고, 상기 동작 라이브러리로부터 대응하는 자세 데이터를 판독하여, 조합 동작의 시퀀스로서 보완 데이터 및 동작 데이터를 생성한다.

Description

2각 보행식 인간형 로봇 {TWO-LEG WALKING HUMANOID ROBOT}
종래, 소위 2각 보행식 인간형 로봇은 미리 설정된 보행 패턴(이하, 걸음걸이(gait)라고 함) 데이터를 생성하여, 이 걸음걸이 데이터에 따라서 보행 제어를 하여 소정의 보행 패턴으로 레그부를 동작시킴으로써 2각 보행을 실현하도록 하고 있다. 이 때, 보행자세를 안정시키기 위해, 로봇의 발바닥에서의 바닥반력과 중력과 합성 모멘트가 제로가 되는 점(이하, ZMP(Zero Moment Point라고 함)을 목표치에 수렴시키는 소위 ZMP 보상을 하여, 이 ZMP 규범에 따라 로봇의 안정화를 도모하도록 하고 있다.
그런데, 2각 보행식 인간형 로봇의 동작으로는, 보행 이외에, 보행을 하지 않는 직립 동작, 방향을 변경하는 소위 선회 동작, 또는 의자 등에 앉은 자세로부터 일어서는 기립 동작 등을 하는 것도 가능하다. 그리고, 보다 실용적인 인간형 로봇을 실현하기 위해서는 이러한 다양한 동작을 신속하고 원활하게 해야 한다.
그러나, 이러한 각 동작은 각각 서로 독립적으로 하도록 설계되어 있고, 각동작을 연속하여 행하게 하는 경우, 연속적인 원활한 동작으로는 되지 않게 되어 버린다. 특히, 민첩한 동작의 연속 생성은 각 동작으로부터 발생하는 관성력에 의해서 밸런스가 무너지기 때문에, 로봇이 전도할 우려가 커진다. 이로 인하여, 종래의 2각 보행식 인간형 로봇은 하나의 동작이 완료한 후, 일단 정지한 후 천천히 다른 동작으로 이행하도록 제어되기 때문에, 자못 기계적인 동작으로 되어 버린다.
또한, 종래의 2각 보행식 인간형 로봇에서는 편리성이나 실시간의 관점에서, 외부의 제어 장치에 의해 오퍼레이터가 조종하는 경우가 많고, 제어 장치에 동작 선택을 위한 메뉴표시, 조작버튼, 조이스틱 등을 설치하여, 이들을 이용하여 로봇이 행하도록 하는 동작을 선택하도록 되어 있다. 따라서, 오퍼레이터가 로봇이 행하도록 하는 다음 동작을 선택했을 때, 현재의 로봇의 자세 또는 동작에 따라서는, 로봇이 선택된 다음 동작을 실행하면, 밸런스가 무너져 로봇이 전도하여 버리거나, 무리한 자세에 의해 로봇의 각 부를 구동하기 위한 구동 수단에 과대한 부하가 걸려 버리는 경우가 있다. 이와 같이 하여, 종래는 2각 보행식 인간형 로봇에 다양한 동작을 연속적으로 또한 원활하게 행하게 하는 것은 곤란했다.
본 발명은 2각 보행식 인간형 로봇에 관한 것이며, 상세하게는, 다양한 동작을 원활하게 연속하여 행하게 할 수 있도록 한 2각 보행식 인간형 로봇에 관한 것이다.
본 발명은 이하의 상세한 설명 및 본 발명의 실시예를 나타내는 첨부 도면에 의해 보다 잘 이해될 것이다. 또, 첨부 도면에 나타내는 실시예는 본 발명을 특정 또는 한정하는 것을 의도하는 것은 아니고, 단지 본 발명의 설명 및 이해를 용이하게 하기 위한 것이다.
도 1은 본 발명에 의한 2각 보행식 인간형 로봇의 일 실시예의 외관을 나타내며, (A)는 개략정면도, (B)는 개략측면도이다.
도 2는 도 1의 2각 보행식 인간형 로봇의 기계적 구성을 나타내는 개략도이다.
도 3은 도 1의 2각 보행식 인간형 로봇의 전굴부 및 레그부의 각 관절부의 전방으로의 요동 한계를 나타내는 개략도이다.
도 4는 도 1의 2각 보행식 인간형 로봇의 전굴부 및 레그부의 각 관절부의 후방으로의 요동 한계를 나타내는 개략도이다.
도 5는 도 1의 2각 보행식 인간형 로봇의 전굴부의 각 관절부의 개략도로, (A)는 좌측 방향으로의 선회 한계를, (B)는 우측 방향으로의 선회 한계를 각각 나타낸다.
도 6은 도 1의 2각 보행식 인간형 로봇의 전기적 구성을 나타내는 블록도이다.
도 7은 도 1의 2각 보행식 인간형 로봇의 동작 제어를 나타내는 플로차트이다.
도 8은 도 1의 2각 보행식 인간형 로봇의 동작 예를 나타내는 도면이다.
도 9는 도 8의 동작에서의 로봇의 자세 및 게시를 차례로 나타내는 도면이다.
본 발명은 이상의 점을 감안하여, 용이하게 다양한 동작을 원활하게 연속하여 행하게 할 수 있도록 한, 2각 보행식 인간형 로봇을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
상기 목적은 본 발명에 의하면, 동체부와, 동체부의 하부 양측에서 요동 가능한 중간에 무릎부, 하단에 발부를 구비한 레그부와, 동체부의 상부 양측에서 요동 가능한 중간에 팔꿈치부, 하단에 손부를 구비한 팔부와, 동체부의 상단에 장착된 두부를 구비하고 있고, 상기 레그부의 발부, 하퇴부, 대퇴부 그리고 상기 팔부의 손부, 하완부 및 상완부의 요동 가능한 관절부를 각각 요동시키는 구동 수단과, 각 구동 수단을 각각 구동 제어하는 동작 제어 장치를 가지고 있는 2각 보행식 인간형 로봇에 있어서, 상기 동작 제어 장치가 현재의 로봇의 자세 등을 검출하는 검출부와, 검출부에 의해 검출된 현재의 로봇의 자세 등과, 외부로부터 입력되는 다음 동작 명령을 비교하여, 다음 동작 명령이 현재의 로봇의 자세 등에 대하여 안정 한계 내에 있을 때에는 다음 동작 명령에 대응하는 동작 데이터를 생성하여, 이 동작 데이터에 따라 각 구동 수단을 구동 제어하는 것을 특징으로 하는 2각 보행식 인간형 로봇에 의해 달성된다.
상기 구성에 의하면, 2각 보행식 인간형 로봇이 각종 동작을 연속하여 할 때, 동작 제어 장치가 현재의 로봇의 자세 등을 검출하여 다음 동작 명령이 안정 한계 내에 있을 때만, 다음 동작 명령에 대응하는 동작 데이터를 생성한다. 따라서, 이 동작 제어 장치가 상기 동작 데이터를 기초로 로봇의 각 부를 구동 제어함으로써 로봇은 현재의 자세로부터 다음 동작 명령에 의한 동작을 행하고, 연속적인 동작을 원활하고 안정되게 할 수 있다.
또, 다음 동작 명령이 안정 한계 내에 있을 때만 로봇은 다음 동작 명령에 대응하는 동작을 하기 때문에, 로봇을 조작하는 오퍼레이터가 익숙하지 않더라도, 로봇조작에 의한 다양한 동작의 조합으로써, 연속하는 각 동작의 적절 여부를 오퍼레이터가 인식할 필요가 없고, 복잡한 연속동작을 용이하게 조작하는 것이 가능한동시에, 오퍼레이터의 오조작에 의해 적절하지 않은 동작을 실행하는 것이 방지된다.
본 발명에 의한 2각 보행식 인간형 로봇은 바람직하게는, 상기 동작 제어 장치가 검출부에 의해 검출된 현재의 로봇의 자세 등과, 외부로부터 입력되는 다음 동작 명령을 비교하여, 다음 동작 명령이 현재의 로봇의 자세 등에 대하여 안정 한계 내에 있을 때에는 현재의 로봇의 자세로부터 상기 다음 동작 명령의 초기 자세까지의 중간 동작에 관한 보완 데이터와 다음 동작 명령에 대응하는 동작 데이터를 생성하여, 이들 보완 데이터 및 동작 데이터에 따라 각 구동 수단을 구동 제어한다.
이것에 의해 로봇은 동작 제어 장치가 상기 보완 데이터 및 동작 데이터를 기초로 로봇의 각 부를 구동 제어하여, 현재의 자세로부터 중간 동작을 통하여 다음 동작 명령에 의한 동작을 한다. 따라서 로봇은 이전 동작의 종료 위치로부터 보완 데이터에 의한 중간 동작을 지나서 다음 동작 명령에 의한 동작을 하기 때문에, 연속적인 동작을 원활하게 안정되게 할 수 있다.
본 발명에 의한 2각 보행식 인간형 로봇은 바람직하게는, 상기 동작 제어 장치가 로봇 동작의 요소가 되는 기본 동작의 시계열 데이터 및 알고리즘으로 이루어지는 자세 데이터를 저장한 동작 라이브러리를 구비하고 있고, 현재의 로봇의 자세로부터 다음 동작 명령의 초기 자세까지의 중간 동작에 관한 보완 데이터 및 동작 데이터를 생성할 때에, 동작 라이브러리로부터 대응하는 자세 데이터를 판독하여, 조합 동작의 시퀀스로서 보완 데이터 및 동작 데이터를 생성한다.
상기 구성에 의하면, 로봇의 각종 동작을 분해했을 때의 요소가 되는 기본 동작의 자세 데이터가 동작 라이브러리에 저장되어 있기 때문에, 동작 제어 장치는 보완 데이터 및 동작 데이터를 생성할 때에, 실시간으로 기본 동작의 요소가 되는 자세 데이터를 동작 라이브러리로부터 판독하여 조합함으로써, 원하는 보완 데이터 및 동작 데이터를 생성할 수 있다. 이와 같이 기본 동작의 실시간 조합에 의해서 다양한 동작을 실현하기 때문에, 실제로 로봇을 인간과 동일한 환경, 즉 로봇의 조작과 관계없이 환경이 변화되고, 로봇 자체의 행동에 의해서도 환경이 변화되고, 예상 상황과 현실이 반드시 일치하지 않는 환경에서 작업시키는 경우에, 그 장소의 상황에 따라서 유연하게 대응할 수 있다. 또한, 동작 제어 장치의 계산량이 저감되고, 신속한 보완 데이터 및 동작 데이터의 생성을 할 수 있게 된다.
본 발명에 의한 2각 보행식 인간형 로봇은 바람직하게는, 상기 동작 제어 장치가 외부로부터의 동작 명령을 기억하는 기억 수단을 구비하고 있고, 빈번히 지정되는 특정한 연속하는 동작 명령에 관해서, 새로운 기본 데이터로서 그 자세 데이터를 동작 라이브러리에 저장한다. 이 경우는 빈번히 지정되는 특정한 연속하는 동작 명령군이 외부로부터 입력되었을 때, 동작 라이브러리에 저장되어 있는 이 동작 명령군에 대응하는 자세 데이터를 판독하고, 이것을 그대로 동작 데이터로 할 수 있다. 따라서, 기본 동작의 조합시퀀스의 연산이 불필요하게 되어, 용이하고 또한 신속하게 상기 동작 명령군에 대응하는 동작 데이터를 생성할 수 있다.
본 발명에 의한 2각 보행식 인간형 로봇은 바람직하게는, 상기 동작 제어 장치가 다음 동작 명령이 현재의 로봇의 자세 등에 대하여 안정 한계 밖일 때에는 다음 동작 명령에 따라 동작 데이터를 생성하지 않고, 해당 동작을 하지 않는다. 이와 같이 현재의 로봇의 자세 등에 대하여 안정 한계 밖의 동작 명령에 관한 동작을 하지 않음에 따라, 다음 동작 명령에 대응하는 동작에 의해서 로봇이 불안정해져 전도하는 것을 미연에 방지할 수 있다.
본 발명에 의한 2각 보행식 인간형 로봇은 바람직하게는, 상기 동작 제어 장치가 다음 동작 명령이 현재의 로봇의 자세 등에 대하여 안정 한계 밖일 때에는 현재의 로봇의 자세 등에 대하여 안정 한계 내에 있는 대체 동작을 외부에 대하여 게시한다. 따라서, 외부로부터 입력된 다음 동작 명령이 현재의 로봇의 자세 등에 대하여 안정 한계 밖에 있어서 그 동작을 하지 않는 경우에는, 그 때 가능한 다른 동작을 예를 들면 로봇의 오퍼레이터에 대하여 게시함으로써, 오퍼레이터는 게시된 대체 동작 중에서 원하는 동작을 선택하여 새로운 다음 동작 명령을 로봇에 대하여 입력할 수 있다.
이하, 도면에 나타낸 실시예에 따라 본 발명을 상세하게 설명한다.
도 1 및 도 2는 본 발명에 의한 2각 보행식 인간형 로봇의 일 실시예의 구성을 나타내고 있다. 도 1에 있어서, 2각 보행식 인간형 로봇(10)은 동체부(11)와, 동체부(11)의 하부 양측에 장착된 레그부(12L, 12R)와, 동체부의 상부 양측에 장착된 팔부(13L, 13R)와, 동체부의 상단에 장착된 두부(14)를 포함하고 있다.
상기 동체부(11)는 상방의 흉부(11a)와 하방의 요부(11b)로 분할되어 있고, 흉부(11a)가 전굴부(11c)에서 요부(11b)에 대하여 전후 방향으로 요동 가능하게, 특히 전방으로 전굴가능하게, 그리고 좌우 방향으로 선회 가능하게 지지되어 있다. 또한, 동체부(11)의 흉부(11a)에는 후술하는 보행 제어 장치(50)가 내장되어 있다. 상기 전굴부(11c)는 전후 요동용 관절부(11d) 및 좌우 선회용 관절부(11e)를 구비하고 있고, 각 관절부(11d, 11e)는 각각 관절 구동용 모터(도 2 참조)에 의해 구성되어 있다.
상기 레그부(12L, 12R)는 각각 대퇴부(15L, 15R), 하퇴부(16L, 16R) 및 발부(17L, 17R)로 구성되어 있다. 상기 레그부(12L, 12R)는 도 2에 도시한 바와 같이, 각각 6개의 관절부, 즉 상방으로부터 순서대로, 동체부(11)의 요부(11b)에 대한 레그부 선회용 관절부(18L, 18R), 레그부의 롤 방향(x 축 주위)의 관절부(19L, 19R), 레그부의 피치 방향(y 축 주위)의 관절부(20L, 20R), 대퇴부(15L, 15R)와 하퇴부(16L, 16R)의 접속 부분인 무릎부(21L, 21R)의 피치 방향의 관절부(22L, 22R), 발부(17L, 17R)에 대한 발목부의 피치 방향의 관절부(23L, 23R), 발목부의 롤 방향의 관절부(24L, 24R)를 구비하고 있다. 또, 각 관절부(18L, 18R ~ 24L, 24R)는 각각 관절 구동용 모터에 의해 구성되어 있다.
이와 같이 하여, 허리 관절은 상기 관절부(11d, 11e)로 구성되고, 고간절(股間節)은 상기 관절부(18L, 18R, 19L, 19R, 20L, 20R)로 구성되고, 또한 발관절은 관절부(23L, 23R, 24L, 24R)로 구성되는 것이 된다. 이에 따라, 2각 보행식 인간형 로봇(10)의 좌우 양측의 레그부(12L, 12R)에는 각각 6자유도가 부여되고, 각종 동작 중에 이들 12개의 관절부를 각각 구동 모터로써 적절한 각도로 구동 제어하여, 레그부(12L, 12R) 전체에 원하는 동작을 부여하고, 예를 들면 임의로 삼차원 공간을 보행할 수 있다.
상기 팔부(13L, 13R)는 각각 상완부(25L, 25R), 하완부(26L, 26R) 및 손부(27L, 27R)로 구성되어 있다. 상기 팔부(13L, 13R)의 상완부(25L, 25R), 하완부(26L, 26R) 및 손부(27L, 27R)는 상술한 레그부(12L, 12R)와 마찬가지로 하여, 도 2에 도시한 바와 같이, 각각 5개의 관절부, 즉 상방으로부터 순서대로, 어깨부에서, 동체부(11)에 대한 상완부(25L, 25R)의 피치 방향의 관절부(28L, 28R), 롤 방향의 관절부(29L, 29R), 그리고 좌우 방향의 관절부(30L, 30R), 상완부(25L, 25R)와 하완부(26L, 26R)의 접속부분인 팔꿈치부(31L, 31R)에서 피치 방향의 관절부(32L, 32R), 손목부에서 하완부(26L, 28R)에 대한 손부(27L, 27R)의 피치 방향의 관절부(33L, 33R)를 구비하고 있다. 또, 각 관절부(28L, 28R ~ 33L, 33R)는 각각 관절 구동용 모터에 의해 구성되어 있다.
이와 같이 하여, 2각 보행식 인간형 로봇(10)의 좌우 양측의 팔부(13L, 13R)에는 각각 5자유도가 부여되고, 각종 동작 중에 이들 12개의 관절부를 각각 구동 모터로써 적절한 각도로 구동 제어하여, 팔부(13L, 13R) 전체에 원하는 동작을 부여할 수 있다. 여기에서, 상기 어깨부에서의 피치 방향의 관절부(28L, 28R)는 롤 방향의 관절부(29L, 29R) 및 좌우 방향의 관절부(30L, 30R)에 대하여 회전축이 전방으로 어긋나 배치되어, 전방으로의 팔부(13L, 13R)의 선회 각도가 커지도록 설정되어 있다.
상기 두부(14)는 동체부(11) 상부(11a)의 상단에 장착되어 있고, 예를 들면 시각으로서의 카메라나 청각으로서의 마이크가 탑재되어 있다. 상기 두부(14)는 도 2에 도시한 바와 같이, 목의 피치 방향의 관절부(35) 및 좌우 방향의 관절부(36)를 구비하고 있다. 또, 각 관절부(35, 36)는 각각 관절 구동용 모터에 의해 구성되어 있다.
이와 같이 하여, 2각 보행식 인간형 로봇(10)의 두부(14)에는 2자유도가 부여되고, 각종 동작 중에 이들 2개의 관절부(35, 36)를 각각 구동 모터로써 적절한 각도로 구동 제어하여, 두부(14)를 좌우 방향 또는 전후 방향으로 움직일 수 있다. 여기에서, 상기 피치 방향의 관절부(35)는 좌우 방향의 관절부(36)에 대하여 회전축이 전방으로 어긋나 배치되어서, 전방으로의 두부(14)의 요동 각도가 크게 설정되어 있다.
또한, 상기 2각 보행식 인간형 로봇(10)에서는 동체부(11)의 전굴부(11c)의 관절부(11d)와, 레그부(12L, 12R)의 전후 방향의 관절부, 즉 고간절의 관절부(20L, 20R), 무릎부의 관절부(22L, 22R), 발목부의 관절부(23L, 23R)는 도 3 및 도 4에 나타내는 각도 범위로 요동 가능하게 지지되어 있다. 발목부의 관절부(23L, 23R)는 그 요동 각도(θ1)가 -20 내지 +120도 이상의 각도 범위에서 요동 가능하다. 무릎부의 관절부(22L, 22R)는 그 요동 각도(θ2)가 -120 내지 0도 이상의 각도 범위에서 요동 가능하다. 허리관절의 관절부(20L, 20R)는 그 요동 각도(θ3)가 -45 내지 +60도 이상의 각도 범위에서 요동 가능하다. 또, 동체부(11)의 전굴부(11c)는 그 요동 각도(θ4)가 -10 내지 +60도 이상의 각도 범위에서 요동 가능하다. 이에 대하여, 동체부(11)의 전굴부(11c)의 관절부(11e)는 도 5에 나타내는 각도 범위에서 요동 가능하게 지지되어 있다. 즉, 전굴부(11c)의 관절부(11e)는 그 요동 각도(θ5)가 도 5(A)에 나타내는 좌측에 관해서 -45도 이상, 그리고 도 5(B)에 나타내는 우측에 관해서 +45도 이상의 각도 범위에서 선회 가능하다.
도 6은 도 1 내지 도 5에 나타낸 2각 보행식 인간형 로봇(10)의 전기적 구성을 나타내고 있다. 도 6에 있어서, 2각 보행식 인간형 로봇(10)은 구동 수단, 즉 상술한 각 관절부, 즉 관절 구동용 모터(11d, 11e, 18L, 18R 내지 36)를 구동 제어하는 동작 제어 장치(40)를 구비하고 있다.
상기 동작 제어 장치(40)는 동작 계획부(41)와, 동작 생성부(42)와, 보상부(43)와, 제어부(44)와, 검출부로서의 로봇의 각 관절부의 각도를 검출하는 각도 계측 유닛(45) 및 양발부(17L, 17R)에 구비된 ZMP 검출 센서(도시하지 않음)와, 동작 감시부(46)를 구비하고 있다. 또, 2각 보행식 로봇(10)의 좌표계로서, 전후 방향을 x 방향(전방+), 횡 방향을 y 방향(내측+), 그리고 상하 방향을 z 방향(상방+)으로 하는 xyz 좌표계를 사용한다.
상기 동작 계획부(41)는 외부로부터 입력된 다음번 동작 명령에 따라 상기 동작 명령에 대응하는 동작을 계획한다. 즉, 동작 계획부(41)는 상기 동작 명령에 대응하는 동작을 하기 위해서 필요한 로봇의 각 부분의 각도운동량을 계산하여, 로봇의 동작궤도 즉 동작 계획을 생성한다. 또, 이 동작 계획부(41)는 후술하는 바와 같이, 동작 감시부(46)로부터 로봇의 현재의 자세 등이 입력되어 있고, 동작 계획의 생성 시에 이 로봇의 현재의 자세 등을 참조한다. 상기 외부로부터 입력되는 동작 명령은, 예를 들면 오퍼레이터가 외부의 제어 장치(47)로써 조이스틱이나 마우스, 조작버튼 등을 사용하여, 임의의 동작 명령을 선택하여 얻도록 되어 있다. 동작 계획부(41)는, 바람직하게는, 후술하는 바와 같이, 로봇의 현재의 자세 등을 참조하여, 그 때 선택 가능한 동작을 외부의 제어 장치(47)에 화면표시 등에 의하여 게시하도록 되어 있다.
여기에서, 동작 계획부(41)는 동작 라이브러리(41a)를 구비하고 있다. 이 동작 라이브러리(41a)는 미리 로봇의 동작의 요소가 되는 기본 동작의 자세 데이터 등이 종류별로 데이터 베이스로서 저장되어 있다. 이 자세 데이터는 로봇의 관절 파라미터의 시계열 데이터 및 동작을 생성하는 프로그램이다. 그리고, 자세 데이터는 동작에 관한 보조 기술, 예를 들면 사용하는 시간, 동작이 작용하는 로봇의 부분, 동작의 기본적 사용목적 등을 포함하고 있고, 원래 인간이 이해하고 있는 부가 정보가 로봇에서도 판단할 수 있게 되어 있다. 또, 자세 데이터는 동작을 실행하기 위해 필요한 환경조건(예를 들면 전진 보행시의 전방 장애물 등)과, 로봇의 동작 개시 및 종료 시의 안정성의 지표(예를 들면 ZMP이나 무게중심 위치 등)를 포함하고 있다. 또한, 자세 데이터는 동작이 고정 동작이 아니고 파라미터를 조정함으로써 출력을 변화시키는 것이 가능한 경우에는, 주요 파라미터와 그 가변 범위 등도 포함하고 있다. 여기에서, 상기 보조 기술은, 예를 들면 현재 앉아 있는 상태에서 가능한 동작으로서, 예를 들면 기립 동작, 선회 동작, 제자리걸음 동작 등이 준비되어 있는 것이다.
이에 따라, 동작 계획부(41)는 상술한 동작 계획을 실행할 때에, 필요에 따라 각종 자세 데이터 등을 동작 라이브러리(41a)로부터 선택하여 판독하고, 조합 동작의 시퀀스로서 동작 계획을 생성하고, 동작 계획으로서 시퀀스마다 자세 데이터를 동작 생성부(42)에 출력한다. 이 때, 동작 계획부(41)는 동작 감시부(46)로부터 현재의 로봇의 자세 등이 입력되어 있어서, 동작 계획을 실행할 때에, 이 현재의 로봇의 자세와 다음 동작 명령을 비교하여, 현재의 로봇의 자세 등으로, 다음 동작 명령에 의한 동작을 안정 한계 내에서 행할 수 있는지 여부를 판단한다. 이 경우, 동작 계획부(41)는 동작 라이브러리(41a)에 저장된 각 동작 데이터의 보조 기술을 참조함으로써, 용이하게 상기 판단을 할 수 있다.
그리고, 다음 동작 명령에 의한 동작이 안정 한계 밖일 때는 동작 계획부(41)는 이 다음의 동작 명령에 따라 동작 계획을 실행하지 않고, 현재의 로봇의 자세 등에서 선택 가능한 동작을 외부의 제어 장치에 대하여, 예를 들면 화면표시 등에 의하여 게시한다. 또, 다음 동작 명령에 의한 동작이 안정 한계 내인 경우에는 동작 계획부(41)는 현재의 로봇의 자세로부터 안정되게 다음 동작 명령에 의한 동작으로 이행할 수 있는지 여부를 판단한다. 이 경우도, 동작 계획부(41)는 동일하게 하여 동작 라이브러리(41a)에 저장된 각 동작 데이터의 보조 기술을 참조함으로써, 용이하게 상기 판단을 할 수 있다.
다음 동작 명령에 의한 동작이 안정되게 이행될 수 있는 경우에는, 동작 계획부(41)는 다음번 동작 명령에 따라, 동작 라이브러리(41a)로부터 대응하는 자세 데이터를 판독하여 동작 계획을 생성한다. 한편, 다음 동작 명령에 의한 동작이안정되게 이행될 수 없는 경우에는, 동작 계획부(41)는 현재의 로봇의 자세로부터 다음 동작 명령에 의한 동작의 초기 상태까지의 중간 동작에 관해서 보완 계산을 행하고, 또는 동작 라이브러리(41a)로부터 중간 동작에 대응하는 자세 데이터를 판독하여 보완 동작의 동작 계획을 생성하는 동시에, 다음 동작 명령에 의한 동작에 따라, 동작 라이브러리(41a)로부터 대응하는 자세 데이터를 판독하여 동작 계획을 생성하고, 보완 동작 및 다음 동작 명령에 의한 동작의 쌍방의 동작 계획을 동작 생성부(42)에 출력한다. 또, 상술한 보완 동작에 관한 자세 데이터는 예를 들면 어떤 자세로부터 어떤 자세로의 전이에 사용할 수 있는 가를 보조 기술로서 구비하고 있다. 또한, 상기 동작 계획부(41)는 외부로부터의 동작 명령을 기억 장치로서의 히스토리 필터(41b)에 기록해 둔다. 이에 따라, 히스토리 필터(41b)는 빈번히 복수의 연속하는 동작에 관한 동작 명령군이 있을 때에는 이러한 동작 명령군에 의한 동작을 새로운 기본 동작으로서 동작 라이브러리(41a)에 등록한다.
상기 동작 생성부(42)는 동작 데이터로서, 2각 보행식 인간형 로봇(10)의 동작에 필요한 각 관절부(15L, 15R 내지 36)의 각도 데이터를 생성한다. 이 때, 상기 동작 생성부(42)는 후술하는 보상부(43)로부터의 명령에 따라, 내부의 파라미터 및 각도 데이터를 수정하도록 되어 있다.
상기 보상부(43)는 동작 생성부(42)로부터의 각 관절부의 각도 데이터(θref)에 따라 ZMP 목표치를 계산하는 동시에, 각도 계측 유닛(45)으로부터의 자세 정보 및 상기 ZMP 검출 센서로부터의 검출 출력에 따라, ZMP 실제치를 계산한다. 그리고, 상기 보상부(43)는 이 ZMP 실제치를 ZMP 목표치와 비교하여, 그 차이에 따라 ZMP 보상량을 계산하여, 동작 생성부(42)에 출력한다. 여기서 동작 생성부(42)는 보상부(43)로부터의 ZMP 보상량이 피드백되는 것에 의해, 이 ZMP 보상량에 따라 동작 데이터를 수정하여 제어부(44)에 출력한다. 상기 제어부(44)는 동작 생성부(42)로부터의 수정된 동작 데이터에 따라 각 관절 구동용 모터의 제어신호를 생성하고, 각 관절 구동용 모터를 구동 제어하도록 되어 있다.
상기 각도 계측 유닛(45)은 각 관절부(11d, 11e, 18L, 18R 내지 36)의 관절 구동용 모터에 구비된, 예를 들면 로터리 엔코더(rotary encoder) 등에 의하여 각 관절 구동용 모터의 각도 정보가 입력되고, 각 관절 구동용 모터의 각도 위치, 즉 각도 및 각속도 그리고 회전 모멘트에 관한 상태 정보, 즉 로봇(10)의 자세 정보(θreal)를 계측하여, 보상부(43) 및 동작 감시부(46)에 출력한다.
상기 동작 감시부(46)는 동작 계획부(41)로부터의 동작 계획, 보상부(43)로부터의 ZMP 목표치, 각도 계측 유닛(45) 및 ZMP 검출 센서로부터의 ZMP 실제치로서의(각도 및 각도 모멘트를 포함함) 각도 정보가 입력되어 있고, 이들에 따라, 항상2각 보행식 인간형 로봇(10)의 상태를 감시하고 있다. 그리고, 동작 감시부(46)는 동작 계획, ZMP 목표치로부터 실제의 로봇의 동작의 변위량 및 현재의 로봇의 자세 등을 동작 계획부(41)로 피드백한다. 또한, 동작 감시부(46)는 로봇의 상태가 불안정하게 되는 경우에는 안정화를 위한 보상 또는 동작의 정지를 동작 계획부(41)에 명령한다.
본 발명의 실시예에 의한 2각 보행식 인간형 로봇(10)은 이상과 같이 구성되어 있고, 도 7의 플로차트에 나타낸 바와 같이 동작한다. 먼저, 동작 계획부(41)가 단계 ST1에서 동작 감시부(46)로부터의 현재의 로봇의 자세 등을 취득하여, 단계 ST2에서 현재의 로봇의 자세 등에 대응하는 실행 가능한 동작을 동작 라이브러리(41a)에서 취득하고, 제어 장치(47)에 대하여 이들 동작을 제시한다. 그리고, 동작 계획부(41)는 단계 ST3에서 오퍼레이터가 제어 장치(47)에 의해 입력한 다음 동작에 관한 동작 명령을 취득하여, 단계 ST4에서 상기 다음 동작 명령이 현재의 로봇의 자세 등과 비교하여 안정 한계 내에서 실행 가능한지 여부를 판단한다.
여기에서, 안정 한계 내인 경우에는 동작 계획부(41)는 단계 ST5에서 상기 다음 동작 명령을 히스토리 필터(41b)에 등록하는 동시에, 단계 ST6에서 상기 다음 동작 명령이 빈번히 적용하는 동작인 지 여부를 판단한다. 빈번히 적용하는 동작인 경우에는 동작 계획부(41)는 단계 ST7에서 히스토리 필터(41b)에 등록한 상기 다음 동작 명령을 새로운 기본 동작으로서 동작 라이브러리(41a)에 추가 등록한 후, 또한 빈번히 적용하는 동작이 아닌 경우에는 그대로 단계 ST8로 진행되어, 동작 계획부(41)는 현재의 로봇의 자세로부터 안정되게 다음 동작 명령에 의한 동작으로 이행할 수 있는 지 여부를 판단한다. 그리고, 안정되게 이행할 수 없는 경우에는, 동작 계획부(41)는 단계 ST9에서 보완 동작을 적용하여, 현재의 로봇의 자세로부터 다음 동작 명령에 의한 초기 자세까지의 중간 동작인 보완 동작 계획을 생성한 후, 또한 안정되게 이행할 수 있는 경우에는 그대로 단계 ST10으로 진행되어, 동작 계획부(41)는 다음 동작 명령에 의한 동작의 동작 계획을 생성한다.
이렇게 하여 동작 계획부(41)가 동작 계획 및 보완 동작 계획을 생성하면, 동작 생성부(42)가 이들 동작 계획 및 보완 동작 계획에 따라 동작 데이터 및 보완데이터를 생성하고, 제어부(43)가 이들 동작 데이터 및 보완 데이터에 따라서 로봇의 각 관절부에서의 관절 구동 모터를 구동 제어한다. 그리고, 단계 ST10에서 로봇이 상기 동작을 하는 사이에, 동작 감시부(46)가 로봇의 자세 등 및 ZMP 실측치에 따라 로봇의 상태를 예측하고, 단계 ST11에서, 안정되게 동작하고 있는 지 여부를 판단한다. 안정되게 동작하고 있는 경우에는 로봇이 그대로 동작을 계속하여, 동작 감시부(46)는 단계 ST12에서 동작이 종료하였는지 여부를 판단한다. 그리고, 동작이 종료할 때까지 상기 단계 ST10 내지 ST12를 반복한다. 또, 동작이 종료된 경우에는, 동작 감시부(46)는 단계 ST13에서 동작 계획부(41), 동작 생성부(42) 및 제어부(43)를 제어하여, 동작이 완료된다. 이에 대하여, 단계 ST11에서 안정되게 동작하지 않고 있는 경우에는, 동작 감시부(46)는 단계 ST13으로 진행되어, 바로 동작 계획부(41)에 대하여 동작 중지 명령을 출력하고, 동작 계획부(41)는 동작 계획을 중단하여, 로봇의 동작이 종료된다.
또한, 상기 단계 ST4에서, 다음 동작 명령에 의한 동작이 실행가능하지 않은 경우에는, 동작 계획부(41)는 단계 ST14에서 현재의 로봇의 자세로부터 다음 동작 명령에 의한 동작의 초기 자세까지의 중간 동작에 대응하는 자세 데이터를 동작 라이브러리(41a)로부터 검색한다. 그리고, 단계 ST15에서, 이러한 중간 동작에 대응하는 자세 데이터가 없는 경우에는, 동작 계획부(41)는 단계 ST13으로 진행되고, 즉시 동작 계획을 중단하여, 로봇의 동작이 종료된다. 이에 대하여, 이러한 중간 동작에 대응하는 자세 데이터가 있는 경우에는, 동작 계획부(41)는 단계 ST16에서, 이러한 중간 동작을 제어 장치(47)에 화면표시 등에 의하여 게시하여, 단계 ST3으로 되돌아간다.
이와 같이 하여, 본 발명의 실시예의 2각 보행식 인간형 로봇(10)에 의하면, 현재의 로봇의 자세 등을 참조하면서, 다음 동작 명령에 의한 동작을 실행할 때에, 연속하는 것이 무리인 동작에 관해서는 이러한 동작을 하지 않도록 하여, 로봇의 안정성을 잃지 않고서 로봇이 다양한 동작을 가능하게 할 수 있다. 이에 따라, 2각 보행식 인간형 로봇의 연속적인 동작을 원활하고 안정되게, 그리고 확실하게 할 수 있게 된다.
다음에, 예를 들면 도 8에 도시한 바와 같이, 2각 보행식 인간형 로봇(10)이 앉아 있는 상태에 대하여 설명한다.
동작 계획부(41)는 도 9(A)에 도시한 바와 같이, 현재의 로봇의 자세「앉은 자세」에 따라, 동작 라이브러리(41a)로부터, 로봇의 앉은 자세(A)(도 8 참조)에 관해서 등록되어 있는 보조설명으로부터, 다음 동작으로서, 먼저 우선적으로 이전에 오퍼레이터가 선택한 동작을, 그리고 동작 라이브러리(41a)에 처음부터 등록되어 있는 「기립 동작, 선회 동작, 제자리걸음 동작」을 제어 장치(47)의 화면표시 등에 게시한다. 또, 게시되는 동작의 일람에는 실행 가능하지 않은 동작도 포함되어 있어서, 오퍼레이터에 의해서 강제적으로 선택할 수 있게 되어 있다.
여기에서, 도 9(B)에 도시한 바와 같이, 오퍼레이터에 의해 제어 장치(47)로부터 다음 동작으로서 선회 동작(도 8에서 부호 B로 나타냄)이 선택된 경우, 제어 장치(47)로부터의 다음 동작 명령에 따라, 동작 계획부(41)는 동작 라이브러리(41a)의 선회 동작에 관한 자세 데이터를 검색한다.
그리고, 상기 자세 데이터의 보조설명으로부터, 선회 동작(B)은 기립 자세(C)가 전제 조건으로 되어 있기 때문에, 동작 계획부(41)는 이 다음의 동작 명령을 접수하지 않고, 앉은 자세(A)로부터의 선회 동작(B)에 대해서는, 보완 동작으로서, 예를 들면 상승 동작이 필요하기 때문에, 동작 계획부(41)는 도 9(C)에 도시한 바와 같이, 이러한 일어서기 동작을 보완 동작으로서 제어 장치(47)에 출력하고, 그 화면표시 등에 게시한다.
여기에서, 오퍼레이터가 제어 장치(47)에 의해 상기 보완 동작으로서의 기립 동작을 선택하면, 동작 계획부(41)는 앉은 자세로부터의 선회 동작에 관해서, 기립 동작 및 선회 동작을 일련의 기본 동작으로서, 히스토리 필터(41b)에 기록하는 동시에, 도 9(D)에 나타낸 바와 같이 기립 동작을, 그리고 도 9(E)에 나타낸 바와 같이 선회 동작을 연속하여 실행한다.
또, 현재의 로봇 자세로부터, 다음 동작 명령에 의한 동작까지의 보완 동작이 복수 개 존재하는 경우에는 모든 보완 동작이 제어 장치(47)에 화면표시 등에 의하여 게시되고, 오퍼레이터는 임의의 보완 동작을 선택할 수 있다. 복수 개의 보완 동작이 있는 경우, 바람직하게는, 로봇의 동작을 실시간으로 실행하기 위해서는, 보완 동작 선택의 시간이 없을 때, 오프라인에서 미리 정해진 우선순위에 의해 소정 시간 후에, 보완 동작을 자동 선택하도록 할 수도 있다.
여기서, 다음 동작 명령의 초기 자세에 대한 보완 동작이 없는 경우, 또는 보완 동작으로서는 로봇의 안정성을 확보할 수 없는 경우에는, 동작 계획부(41)는 다음 동작 명령을 파기하여 동작의 실행을 중단하게 된다.
상술한 실시예에서는 레그부(12L, 12R)는 6자유도를 그리고 팔부(13L, 13R)는 5자유도를 가지고 있지만, 이것에 한정되지 않고, 보다 적은 자유도 또는 보다 많은 자유도를 가지고 있을 수도 있다.
또, 상술한 실시예에서, 제어 장치(47)는 오퍼레이터가 조작하도록 되어 있지만, 이것에 한정되지 않고, 제어 장치(47)를 제어하는 상위 프로그램에 의해 프로그램 명령에 의해 제어 장치(47)에 대한 입력조작을 하도록 할 수도 있다.
이상 기술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 2각 보행식 인간형 로봇이 각종 동작을 연속하여 행할 때, 동작 제어 장치가 현재의 로봇의 자세 등을 검출하여, 다음 동작 명령이 안정 한계 내에 있을 때에만 다음 동작 명령에 대응하는 동작 데이터를 생성한다. 따라서, 동작 제어 장치가 상기 보완 데이터 및 동작 데이터를 기초로 로봇의 각 부를 구동 제어함으로써, 로봇은 현재의 자세로부터 다음 동작 명령에 의한 동작을 한다. 이와 같이 하여, 로봇은 연속적인 동작을 원활하고 안정되게 행할 수 있다. 또, 다음 동작 명령이 안정 한계 내에 있을 때에만, 로봇은 다음 동작 명령에 대응하는 동작을 하기 때문에, 로봇을 조작하는 오퍼레이터가 익숙하지 않더라도, 로봇 조작에 의한 다양한 동작을 조합함으로써, 연속하는 각 동작의 적절 여부를 오퍼레이터가 인식할 필요가 없고, 복잡한 연속 동작을 용이하게 조작할 수 있고, 오퍼레이터의 오조작에 의해서 적절하지 않은 동작을 실행하는 것이 방지된다.
또한, 상기 동작 제어 장치가 로봇의 동작의 요소가 되는 기본 동작의 자세데이터를 저장한 동작 라이브러리를 구비하고 있는 경우에는, 기본 동작의 실시간 조합에 의해서 다양한 동작을 실현하기 때문에, 실제로 로봇을 인간과 동일한 환경, 즉 로봇의 조작과 관계없이 환경이 변화되고, 로봇 자체의 행동에 의해서도 환경이 변화되고, 예상 상황과 현실이 반드시 일치하지 않는 환경에서 작업하는 경우에, 그 장소의 상황에 따라서 유연하게 대응할 수 있다. 또한, 동작 제어 장치의 계산량이 저감되고, 신속한 보완 데이터 및 동작 데이터의 생성을 할 수 있게 된다.
이와 같이 하여, 본 발명에 의하면, 용이하고 다양한 동작을 원활하게 연속하여 행하게 할 수 있도록 한, 매우 우수한 2각 보행식 인간형 로봇이 제공된다.

Claims (12)

  1. 동체부와, 상기 동체부의 하부 양측에서 요동 가능한 중간에는 무릎부, 하단에는 발부를 구비한 레그부와, 상기 동체부의 상부 양측에서 요동 가능한 중간에는 팔꿈치부, 하단에는 손부를 구비한 팔부와, 상기 동체부의 상단에 장착된 두부를 구비하고 있고, 상기 레그부의 발부, 하퇴부, 대퇴부 그리고 상기 팔부의 손부, 하완부 및 상완부의 요동 가능한 관절부를 각각 요동시키는 구동 수단과, 각 구동 수단을 각각 구동 제어하는 동작 제어 장치를 가지는 2각 보행식 인간형 로봇에 있어서,
    상기 동작 제어 장치가 검출부에 의해 검출된 현재의 로봇의 자세 및 동작 상태 등, 현재의 로봇의 자세 등과, 외부로부터 입력되는 다음 동작 명령을 비교하여, 다음 동작 명령이 현재의 로봇의 자세 등에 대하여 안정 한계 내에 있을 때에는 다음 동작 명령에 대응하는 동작 데이터를 생성하여, 이 동작 데이터에 따라 각 구동 수단을 구동 제어하는 것을 특징으로 하는 2각 보행식 인간형 로봇.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 동작 제어 장치가 검출부에 의해 검출된 현재의 로봇의 자세 등과 외부로부터 입력되는 다음 동작 명령을 비교하여, 다음 동작 명령이 현재의 로봇의 자세 등에 대하여 안정 한계 내에 있을 때에는, 현재의 로봇 자세로부터 상기 다음 동작 명령의 초기 자세까지의 중간 동작에 관한 보완 데이터와, 다음 동작 명령에대응하는 동작 데이터를 생성하여, 상기 보완 데이터 및 동작 데이터에 따라 각 구동 수단을 구동 제어하는 것을 특징으로 하는 2각 보행식 인간형 로봇.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 동작 제어 장치가 로봇의 동작의 요소가 되는 기본 동작의 시계열 데이터 및 알고리즘으로 이루어지는 자세 데이터를 저장한 동작 라이브러리를 구비하고 있고,
    상기 동작 제어 장치가 현재의 로봇의 자세로부터 다음 동작 명령의 초기 자세까지의 중간 동작에 관한 보완 데이터 및 동작 데이터를 생성할 때에, 상기 동작 라이브러리로부터 대응하는 자세 데이터를 판독하여, 조합 동작의 시퀀스로서 보완 데이터 및 동작 데이터를 생성하는 것을 특징으로 하는 2각 보행식 인간형 로봇.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 동작 제어 장치가 외부로부터의 동작 명령을 기억하는 기억 수단을 구비하고 있고,
    빈번히 지정되는 특정의 연속하는 동작 명령군에 관해서, 새로운 기본 데이터로서 그 자세 데이터를 상기 동작 라이브러리에 저장하는 것을 특징으로 하는 2각 보행식 인간형 로봇.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 동작 제어 장치는, 상기 다음 동작 명령이 현재의 로봇의 자세 등에 대하여 안정 한계 밖일 때에는 상기 다음 동작 명령에 따라 동작 데이터를 생성하지 않아 해당 동작을 하지 않는 것을 특징으로 하는 2각 보행식 인간형 로봇.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 동작 제어 장치는, 상기 다음 동작 명령이 현재의 로봇의 자세 등에 대하여 안정 한계 밖일 때에는 현재의 로봇의 자세 등에 대하여 안정 한계 내에 있는 대체 동작을 외부에 대하여 게시하는 것을 특징으로 하는 2각 보행식 인간형 로봇.
  7. 동체부와, 상기 동체부의 하부 양측에서 요동 가능한 중간에는 무릎부, 하단에는 발부를 구비한 레그부와, 상기 동체부의 상부 양측에서 요동 가능한 중간에는 팔꿈치부, 하단에는 손부를 구비한 팔부와, 상기 동체부의 상단에 장착된 두부를 구비하고 있고, 상기 레그부의 발부, 하퇴부, 대퇴부 그리고 상기 팔부의 손부, 하완부 및 상완부의 요동 가능한 관절부를 각각 요동시키는 각각의 관절부 구동용 모터와, 상기 각각의 관절부 구동용 모터를 각각 구동 제어하는 동작 제어 장치를 가지고 있는 2각 보행식 인간형 로봇에 있어서,
    상기 동작 제어 장치는,
    외부로부터 입력된 다음 동작 명령에 따라 상기 동작 명령에 대응하는 동작을 계획하는 동작 계획부와,
    로봇의 동작에 필요한 각 관절부의 각도 데이터를 생성하는 동작 생성부와,
    상기 각도 데이터에 따라 ZMP 목표치를 계산하는 동시에, 각도 계측 유닛으로부터의 자세 정보 및 ZMP 검출 센서로부터의 검출 출력에 따라 ZMP 실제치를 계산하고, 상기 ZMP 실제치를 상기 ZMP 목표치와 비교하여 ZMP 보상량을 상기 동작 생성부에 출력하는 보상부와,
    상기 동작 생성부로부터의 수정된 동작 데이터에 따라 상기 각각의 관절부 구동용 모터를 구동 제어하는 제어부와,
    상기 동작 계획, ZMP 목표치, ZMP 실제치에 따라 로봇의 상태를 감시하는 동작 감시부
    로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 2각 보행식 인간형 로봇.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 동작 계획부에 대하여 입력하는 동작 명령은 오퍼레이터가 외부의 제어 장치에 의해 임의의 동작 명령을 선택함으로써 실행되는 것을 특징으로 하는 2각 보행식 인간형 로봇.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 동작 계획부는 데이터 베이스로서 동작 라이브러리를 구비하고, 로봇 동작의 요소가 되는 기본 동작의 자세 데이터 등을 미리 종류별로 데이터베이스화하여 저장하고, 상기 자세 데이터는 상기 로봇의 관절 파라미터의 시계열 데이터 및 동작을 생성하는 프로그램인 것을 특징으로 하는 2각 보행식 인간형 로봇.
  10. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 동작 계획부는 외부로부터의 동작 명령을 기록해 두는 기억 장치로서의 히스토리 필터를 추가로 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 2각 보행식 인간형 로봇.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 각도 계측 유닛은, 상기 각각의 관절부 구동용 모터의 각도 정보가 입력되고, 상기 각각의 관절부 구동용 모터의 각도 및 각속도 그리고 회전 모멘트에 관한 상태 정보인 로봇의 자세 정보를 계측하여, 상기 보상부 및 상기 동작 감시부에 출력하는 것을 특징으로 하는 2각 보행식 인간형 로봇.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 동작 감시부는, 동작 계획, ZMP 목표치로부터 실제의 로봇의 동작의 변위량 및 현재의 로봇의 자세 등을 상기 동작 계획부에 피드백하고, 또한 상기 로봇의 상태가 불안정하게 되는 경우에는 안정화를 위한 보상 또는 동작의 정지를 상기 동작 계획부에 명령하는 것을 특징으로 하는 2각 보행식 인간형 로봇.
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KR1020047012583A KR100585421B1 (ko) 2002-02-18 2003-02-07 2각 보행식 인간형 로봇

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Families Citing this family (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005193331A (ja) * 2004-01-06 2005-07-21 Sony Corp ロボット装置及びその情動表出方法
JP4559803B2 (ja) * 2004-09-14 2010-10-13 敏男 福田 関節角の受動変化を利用して歩行するロボットとその制御方法
US8265793B2 (en) 2007-03-20 2012-09-11 Irobot Corporation Mobile robot for telecommunication
WO2008154228A1 (en) * 2007-06-08 2008-12-18 Honda Motor Co., Ltd. Multi-modal push planner for humanoid robots
GB2451083A (en) * 2007-07-17 2009-01-21 Triple One Co Ltd Figure toy with moving head, body and limbs
JP4392037B2 (ja) * 2007-09-12 2009-12-24 トヨタ自動車株式会社 脚式ロボット、及びその制御方法
JP4440956B2 (ja) * 2007-09-12 2010-03-24 トヨタ自動車株式会社 脚式ロボット、及びその制御方法
TWI416071B (zh) * 2008-06-06 2013-11-21 Chi Mei Comm Systems Inc 利用手機控制兩足式機器人的系統及方法
JP5464406B2 (ja) * 2009-04-27 2014-04-09 独立行政法人科学技術振興機構 姿勢データ入力装置
KR20110016521A (ko) * 2009-08-12 2011-02-18 삼성전자주식회사 인간형 로봇의 전신 동작 제어 장치 및 그 방법
WO2011022572A1 (en) * 2009-08-20 2011-02-24 Vanderbilt University Control system for jointed mechanical devices
US9265625B2 (en) 2009-08-20 2016-02-23 Vanderbilt University Jointed mechanical devices
TWI478798B (zh) * 2010-06-18 2015-04-01 Compal Electronics Inc 自動機械裝置及其控制方法
CN102310406B (zh) * 2010-06-30 2013-12-18 华宝通讯股份有限公司 自动机械装置及其控制方法
US9440357B2 (en) * 2011-05-02 2016-09-13 John Hu System for stabilization control of mobile robotics
KR101985790B1 (ko) * 2012-02-21 2019-06-04 삼성전자주식회사 보행 로봇 및 그 제어 방법
US20140039675A1 (en) * 2012-08-03 2014-02-06 Nimer Mohammed Ead Instructional humanoid robot apparatus and a method thereof
CN102873685A (zh) * 2012-10-10 2013-01-16 浙江环球滤清器有限公司 机器人的机械误差补偿方法
TWI547355B (zh) 2013-11-11 2016-09-01 財團法人工業技術研究院 人機共生安全監控系統及其方法
CN103770116B (zh) * 2014-01-13 2016-08-17 西北农林科技大学 一种十七自由度人形机器人
JP6228097B2 (ja) * 2014-10-06 2017-11-08 本田技研工業株式会社 移動ロボット
US9555846B1 (en) 2015-03-20 2017-01-31 Google Inc. Pelvis structure for humanoid robot
CN105345822B (zh) * 2015-12-17 2017-05-10 成都英博格科技有限公司 智能机器人控制方法及装置
US10179619B1 (en) * 2016-03-30 2019-01-15 Schaft Inc. Robotic foot sensor
CN105751220A (zh) * 2016-05-13 2016-07-13 齐鲁工业大学 一种可行走人形机器及其多种传感器融合方法
CN109195754A (zh) * 2016-05-20 2019-01-11 夏普株式会社 机器人、机器人的动作方法以及程序
CN109605367B (zh) * 2018-11-13 2021-01-26 上海鲸鱼机器人科技有限公司 一种机器人编程方法、装置及设备、存储介质
CN110125924B (zh) * 2019-06-11 2021-06-04 哈尔滨工业大学 一种软体仿生足式机器人
US11691292B2 (en) * 2019-10-14 2023-07-04 Boston Dynamics, Inc. Robot choreographer
CN111496803A (zh) * 2019-12-16 2020-08-07 山东大学 太极推手机器人
CN111487972B (zh) * 2020-04-24 2024-04-26 深圳市优必选科技股份有限公司 一种踢球的步态规划方法、装置、可读存储介质及机器人
CN114227699B (zh) * 2022-02-10 2024-06-11 乐聚(深圳)机器人技术有限公司 机器人动作调整方法、设备以及存储介质
CN114661057B (zh) * 2022-05-23 2022-08-26 武汉跨克信息技术有限公司 一种智能仿生双足巡检机器人
CN118305813B (zh) * 2024-06-12 2024-08-09 苏州远昌智能科技有限公司 一种人形机器人的遥操作控制方法及系统

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0562363A (ja) * 1991-08-30 1993-03-12 Victor Co Of Japan Ltd 記録再生方法
JPH05233052A (ja) * 1992-02-20 1993-09-10 Tokico Ltd ロボットの教示装置
US5432417A (en) * 1992-04-30 1995-07-11 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Locomotion control system for legged mobile robot
JP3026276B2 (ja) * 1992-05-22 2000-03-27 本田技研工業株式会社 脚式移動ロボットの非常停止制御装置
FI93631C (fi) * 1993-01-11 1995-05-10 Kone Oy Vastapainoon sijoitettu hissimoottori
JP3429048B2 (ja) 1993-12-30 2003-07-22 本田技研工業株式会社 脚式移動ロボットの歩行制御装置
JPH09193060A (ja) * 1996-01-16 1997-07-29 Honda Motor Co Ltd ティーチング時のロボットの移動速度制御装置
JP3658147B2 (ja) * 1996-07-25 2005-06-08 本田技研工業株式会社 脚式移動ロボットの歩容生成装置
EP1018467B1 (en) * 1996-07-25 2003-10-22 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Gait generating device for leg type moving robot
EP1053835B1 (en) * 1997-01-31 2006-12-27 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Leg type mobile robot control apparatus
JP3672406B2 (ja) * 1997-01-31 2005-07-20 本田技研工業株式会社 脚式移動ロボットの歩容生成装置
JP3442996B2 (ja) * 1998-05-06 2003-09-02 三菱重工業株式会社 静歩行ロボットの制御方式
JP3443077B2 (ja) * 1999-09-20 2003-09-02 ソニー株式会社 ロボットの運動パターン生成装置及び運動パターン生成方法、並びにロボット
JP3555107B2 (ja) * 1999-11-24 2004-08-18 ソニー株式会社 脚式移動ロボット及び脚式移動ロボットの動作制御方法
JP3615702B2 (ja) * 1999-11-25 2005-02-02 ソニー株式会社 脚式移動ロボットの動作制御装置及び動作制御方法、並びに、脚式移動ロボット
JP2001277163A (ja) 2000-04-03 2001-10-09 Sony Corp ロボットの制御装置及び制御方法
TW499349B (en) * 2000-11-17 2002-08-21 Sony Corp Legged mobile robot, leg structure of legged mobile robot, and mobile leg unit for legged mobile robot
KR100837988B1 (ko) * 2000-11-20 2008-06-13 소니 가부시끼 가이샤 각식 이동 로봇을 위한 동작 제어 장치 및 동작 제어방법, 및 로봇 장치
JP3760186B2 (ja) * 2001-06-07 2006-03-29 独立行政法人科学技術振興機構 二脚歩行式移動装置及びその歩行制御装置並びに歩行制御方法
JP3682525B2 (ja) * 2001-06-07 2005-08-10 独立行政法人科学技術振興機構 二脚歩行式人型ロボット
JP5062363B2 (ja) * 2009-04-01 2012-10-31 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置

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US20050151496A1 (en) 2005-07-14
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