KR20220092993A

KR20220092993A - 로봇, 인간형 로봇 및 로봇의 넘어짐 제어 방법

Info

Publication number: KR20220092993A
Application number: KR1020227019807A
Authority: KR
Inventors: 마사유키 가몬; 준이치 가라스야마
Original assignee: 가와사끼 쥬고교 가부시끼 가이샤
Priority date: 2019-12-17
Filing date: 2020-11-18
Publication date: 2022-07-04
Also published as: JP7381322B2; US20230014536A1; WO2021124773A1; CN114786890A; CN114786890B; JP2021094640A; US12113469B2; KR102659387B1

Abstract

이 로봇 (100) 에서는, 저항 회로부 (60) 는, 이상 정지시에 모터 (30) 를 정지시킬 때에, 전력 공급 경로 (61) 에 대한 저항 성분 (63) 의 저항값을 변화시킴으로써, 다이내믹 브레이크의 제동력을 감소시키는 제어를 실시하도록 구성되어 있다.

Description

로봇, 인간형 로봇 및 로봇의 넘어짐 제어 방법

본 발명은, 로봇, 인간형 로봇 및 로봇의 넘어짐 제어 방법에 관한 것으로, 특히 다이내믹 브레이크가 작동되는 로봇, 인간형 로봇 및 로봇의 넘어짐 제어 방법에 관한 것이다.

종래, 다이내믹 브레이크가 작동되는 로봇이 알려져 있다. 이러한 로봇은, 예를 들어, 일본 공개특허공보 평3-98482호에 개시되어 있다.

일본 공개특허공보 평3-98482호에는, 영구 자석을 갖는 모터를 제동시킬 때에, 회생 회로를 다이내믹 브레이크로서 이용하는 모터 제어 회로가 개시되어 있다. 또, 일본 공개특허공보 평3-98482호에는, 로봇과 같은 복수의 모터가 사용되는 기종에 대하여, 상기 모터 제어 회로를 적용 가능한 것이 기재되어 있다.

구체적으로는, 일본 공개특허공보 평3-98482호에 개시되어 있는 모터 제어 회로는, 모터와, 모터를 구동하기 위한 구동 회로를 구비하고 있다. 구동 회로는, 브리지 회로를 구성하는 4 개의 바이폴라 트랜지스터로 이루어지는 트랜지스터 (트랜지스터 (Tr1, Tr2, Tr3 및 Tr4)) 를 포함한다. 상세하게는, 트랜지스터 (Tr1) 및 트랜지스터 (Tr2) 가 서로 직렬로 접속되어 있다. 또한, 트랜지스터 (Tr3) 및 트랜지스터 (Tr4) 가 서로 직렬로 접속되어 있다. 트랜지스터 (Tr1) 및 트랜지스터 (Tr2) 의 접속점과, 트랜지스터 (Tr3) 및 트랜지스터 (Tr4) 의 접속점의 사이에 모터가 접속되어 있다. 또한, 4 개의 트랜지스터 (Tr1, Tr2, Tr3 및 Tr4) 에는, 각각, 병렬로 다이오드 (D1, D2, D3 및 D4) 가 접속되어 있다. 또한, 서로 직렬로 접속되는 트랜지스터 (Tr1) 및 트랜지스터 (Tr2) 에 대하여 병렬로, 회생 전력 소비용 저항과, 회생 발생시에 온되는 회생용 트랜지스터가 접속되어 있다.

그리고, 일본 공개특허공보 평3-98482호에 개시되어 있는 모터 제어 회로에서는, 모터가 비상 정지될 때에는, 모터에 대한 전력의 공급이 정지되기 때문에, 모터가 관성 회전된다. 이 때, 모터는, 발전 모드로 되어 있다. 그리고, 발전 모드에 있어서, 회생용 트랜지스터가 온된다. 이것에 의해, 모터, 다이오드 (D1), 회생 전력 소비용 저항, 회생용 트랜지스터, 다이오드 (D4) 및 모터로 이루어지는 폐쇄된 경로가 형성된다. 이로써, 모터에 의해 발전된 전력 (모터의 회전 에너지) 이 회생 전력 소비용 저항에 의해 열로서 소비된다. 그 결과, 모터에 대하여 다이내믹 브레이크가 작용하게 되므로, 모터에 제동력이 작용한다.

일본 공개특허공보 평3-98482호

그러나, 일본 공개특허공보 평3-98482호의 모터 제어 회로와 같이, 모터가 비상 정지될 때에, 모터에 대한 다이내믹 브레이크의 작용을 모터가 정지할 때까지 계속적으로 작용시켰을 경우, 모터에 대한 다이내믹 브레이크의 제동력이 지나치게 강한 경우가 있는 것으로 생각된다. 특히, 일본 공개특허공보 평3-98482호의 모터 제어 회로를 인간형 로봇과 같은 2 족 보행 로봇의 모터에 적용한 경우, 비상 정지시 (이상 (異常) 정지시) 에 다이내믹 브레이크의 제동력이 지나치게 강해지는 것에서 기인하여, 급격하게 로봇이 정지한다. 그 결과, 로봇이 강한 기세로 전도 (轉倒) 됨으로써, 로봇이 파손되는 경우가 있다는 문제점이 있다. 또한, 일본 공개특허공보 평3-98482호의 모터 제어 회로를 4 족 보행 로봇의 모터에 적용한 경우, 비상 정지시 (이상 정지시) 에 4 족 보행 로봇은 전도되지 않지만, 비상 정지에 의한 충격에 의해 파손되는 경우가 있다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 본 발명의 하나의 목적은, 이상 정지시에 있어서의 파손을 억제하는 것이 가능한 로봇, 인간형 로봇 및 로봇의 넘어짐 제어 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 제 1 국면에 의한 로봇은, 복수의 관절을 포함하는 로봇 본체부와, 복수의 관절의 각각에 형성되는 복수의 모터와, 모터에 전력을 공급하는 전력 공급 경로에 전기적으로 접속 가능하게 구성되고, 모터의 회전에 의해 발생하는 전기 에너지를 소비하는 저항 성분을 포함하고, 저항 성분에 의해 전기 에너지를 소비함으로써 다이내믹 브레이크를 작동시키는 저항 회로부를 구비하고, 저항 회로부는, 이상 정지시에 모터를 정지시킬 때에, 전력 공급 경로에 대한 저항 성분의 저항값을 변화시킴으로써, 다이내믹 브레이크의 제동력을 감소시키는 제어를 실시하도록 구성되어 있다. 또한, 저항 회로부는, 하드웨어에 의해 구성되어 있는 저항 회로부와, 적어도 일부가 소프트웨어에 의해 구성되어 있는 저항 회로부의 양방을 포함하는 넓은 개념이다. 또한, 저항 성분이란, 저항과, 반도체 소자에 의한 저항 성분을 포함하는 넓은 개념이다. 또한, 이상 정지란, 사용자의 조작에 의해 로봇을 비상 정지시키는 것과, 이상에 의해 로봇이 이상 정지하는 것을 포함하는 넓은 개념이다.

본 발명의 제 1 국면에 의한 로봇에서는, 상기한 바와 같이, 저항 회로부는, 이상 정지시에 모터를 정지시킬 때에, 전력 공급 경로에 대한 저항 성분의 저항값을 변화시킴으로써, 다이내믹 브레이크의 제동력을 감소시키는 제어를 실시하도록 구성되어 있다. 이것에 의해, 이상 정지시에 모터를 정지시킬 때에, 다이내믹 브레이크의 제동력이 감소되므로, 비교적 완만하게 로봇이 정지한다. 이로써, 로봇이 인간형 로봇과 같이 2 족 보행 로봇인 경우, 로봇이 강한 기세로 전도되는 것이 억제된다. 즉, 로봇은 완만하게 넘어진다. 또한, 4 족 보행 로봇의 경우, 비상 정지에 의한 충격을 완화할 수 있다. 이들의 결과, 이상 정지시에 있어서의 파손을 억제할 수 있다.

또한, 다이내믹 브레이크의 제동력이 지나치게 강한 경우, 로봇의 관절이 다이내믹 브레이크의 강한 제동력에 의해 고정된 상태에서 로봇이 전도되는 경우가 있다. 이것에 의해서도, 로봇이 파손되는 경우가 있다. 이에 대하여, 본 발명의 제 1 국면에 의한 로봇에서는, 상기한 바와 같이, 다이내믹 브레이크의 제동력을 감소시키는 제어를 실시하도록 구성함으로써, 관절이 다이내믹 브레이크의 강한 제동력에 의해 고정되는 것이 억제되므로, 관절이 고정된 상태로 로봇이 전도되는 것에서 기인하는 로봇의 파손을 억제할 수 있다. 특히, 인간형 로봇에 본 발명을 적용한 경우에는, 팔 (암) 이 올라간 상태, 및 무릎이 펴진 상태에서 관절 (어깨 관절 및 무릎 관절) 이 강한 제동력에 의해 고정되는 것을 억제할 수 있음과 함께, 감소된 약한 제동력에 의해 팔이 내려간 상태 및 무릎이 구부려 접힌 상태 (쭈그린 자세) 로 서서히 이행하여 전도시킬 수 있다. 이로써, 특히, 인간형 로봇에 있어서, 전도되는 것에서 기인하는 파손을 효과적으로 억제할 수 있다.

본 발명의 제 2 국면에 의한 인간형 로봇은, 인간의 복수의 관절에 대응하는 복수의 관절을 포함하는 인간형 로봇 본체부와, 복수의 관절의 각각에 형성되는 복수의 모터와, 모터에 전력을 공급하는 전력 공급 경로에 전기적으로 접속 가능하게 구성되고, 모터의 회전에 의해 발생하는 전기 에너지를 소비하는 저항 성분을 포함하고, 저항 성분에 의해 전기 에너지를 소비함으로써 다이내믹 브레이크를 작동시키는 저항 회로부를 구비하고, 저항 회로부는, 이상 정지시에 모터를 정지시킬 때에, 전력 공급 경로에 대한 저항 성분의 저항값을 변화시킴으로써, 다이내믹 브레이크의 제동력을 감소시키는 제어를 실시하도록 구성되어 있다. 또한, 저항 회로부는, 하드웨어에 의해 구성되어 있는 저항 회로부와, 적어도 일부가 소프트웨어에 의해 구성되어 있는 저항 회로부의 양방을 포함하는 넓은 개념이다. 또한, 저항 성분이란, 저항과, 반도체 소자에 의한 저항 성분을 포함하는 넓은 개념이다. 또한, 이상 정지란, 사용자의 조작에 의해 로봇을 비상 정지시키는 것과, 이상에 의해 로봇이 이상 정지하는 것을 포함하는 넓은 개념이다.

본 발명의 제 2 국면에 의한 인간형 로봇에서는, 상기한 바와 같이, 저항 회로부는, 이상 정지시에 모터를 정지시킬 때에, 전력 공급 경로에 대한 저항 성분의 저항값을 변화시킴으로써, 다이내믹 브레이크의 제동력을 감소시키는 제어를 실시하도록 구성되어 있다. 이것에 의해, 이상 정지시에 모터를 정지시킬 때에, 다이내믹 브레이크의 제동력이 감소되므로, 비교적 완만하게 인간형 로봇이 정지한다. 이로써, 인간형 로봇이 강한 기세로 전도되는 것이 억제된다. 즉, 인간형 로봇은 완만하게 넘어진다. 그 결과, 이상 정지시에 있어서의 파손을 억제할 수 있다.

또한, 다이내믹 브레이크의 제동력이 지나치게 강한 경우, 인간형 로봇의 관절이 다이내믹 브레이크의 강한 제동력에 의해 고정된 상태에서 인간형 로봇이 전도되는 경우가 있다. 이것에 의해서도, 인간형 로봇이 파손되는 경우가 있다. 이에 대하여, 본 발명의 제 2 국면에 의한 인간형 로봇에서는, 상기한 바와 같이, 다이내믹 브레이크의 제동력을 감소시키는 제어를 실시하도록 구성함으로써, 관절이 다이내믹 브레이크의 강한 제동력에 의해 고정되는 것이 억제되므로, 관절이 고정된 상태로 인간형 로봇이 전도되는 것에서 기인하는 인간형 로봇의 파손을 억제할 수 있다. 또한, 인간형 로봇의 팔 (암) 이 올라간 상태, 및, 무릎이 펴진 상태에서 관절 (어깨 관절 및 무릎 관절) 이 강한 제동력에 의해 고정되는 것을 억제할 수 있음과 함께, 감소된 약한 제동력에 의해 팔이 내려간 상태 및 무릎이 구부려 접힌 상태 (쭈그린 자세) 로 서서히 이행하여 전도시킬 수 있다. 이로써, 특히, 인간형 로봇에 있어서, 전도되는 것에서 기인하는 파손을 효과적으로 억제할 수 있다.

본 발명의 제 3 국면에 의한 로봇의 넘어짐 제어 방법은, 복수의 관절을 포함하는 로봇의 이상 정지시에 있어서의 넘어짐 제어 방법으로서, 복수의 관절의 각각에 형성되는 복수의 모터에 전력을 공급하는 전력 공급 경로의 전압을 검출하는 스텝과, 검출된 전력 공급 경로의 전압에 기초하여, 전력 공급 경로에 전기적으로 접속 가능하게 구성되고 모터의 회전에 의해 발생하는 전기 에너지를 저항 성분에 의해 소비함으로써 다이내믹 브레이크를 작동시키는 저항 회로부에 있어서의 저항 성분의, 전력 공급 경로에 대한 저항값을 변화시킴으로써, 다이내믹 브레이크의 제동력을 감소시키는 피드백 제어를 실시하는 스텝을 구비한다. 또한, 저항 회로부는, 하드웨어에 의해 구성되어 있는 저항 회로부와, 적어도 일부가 소프트웨어에 의해 구성되어 있는 저항 회로부의 양방을 포함하는 넓은 개념이다. 또한, 저항 성분이란, 저항과, 반도체 소자에 의한 저항 성분을 포함하는 넓은 개념이다. 또한, 이상 정지란, 사용자의 조작에 의해 로봇을 비상 정지시키는 것과, 이상에 의해 로봇이 이상 정지하는 것을 포함하는 넓은 개념이다.

본 발명의 제 3 국면에 의한 로봇의 넘어짐 제어 방법에서는, 상기한 바와 같이, 검출된 전력 공급 경로의 전압에 기초하여, 전력 공급 경로에 전기적으로 접속 가능하게 구성되고 모터의 회전에 의해 발생하는 전기 에너지를 저항 성분에 의해 소비함으로써 다이내믹 브레이크를 작동시키는 저항 회로부에 있어서의 저항 성분의, 전력 공급 경로에 대한 저항값을 변화시킴으로써, 다이내믹 브레이크의 제동력을 감소시키는 피드백 제어를 실시하는 스텝을 구비한다. 이것에 의해, 이상 정지시에 모터를 정지시킬 때에, 다이내믹 브레이크의 제동력이 감소되므로, 비교적 완만하게 로봇이 정지한다. 이로써, 로봇이 인간형 로봇과 같이 2 족 보행 로봇인 경우, 로봇이 강한 기세로 전도되는 것이 억제된다. 즉, 로봇은 완만하게 넘어진다. 또한, 4 족 보행 로봇의 경우, 비상 정지에 의한 충격을 완화할 수 있다. 이들의 결과, 이상 정지시에 있어서의 파손을 억제하는 것이 가능한 로봇의 넘어짐 제어 방법을 제공할 수 있다.

또한, 다이내믹 브레이크의 제동력이 지나치게 강한 경우, 로봇의 관절이 다이내믹 브레이크의 강한 제동력에 의해 고정된 상태에서 로봇이 전도되는 경우가 있다. 이것에 의해서도, 로봇이 파손되는 경우가 있다. 이에 대하여, 본 발명의 제 3 국면에 의한 로봇에서는, 상기한 바와 같이, 다이내믹 브레이크의 제동력을 감소시키는 제어를 실시하도록 구성함으로써, 관절이 다이내믹 브레이크의 강한 제동력에 의해 고정되는 것이 억제되므로, 관절이 고정된 상태로 인간형 로봇이 전도되는 것에서 기인하는 로봇의 파손을 억제하는 것이 가능한 로봇의 넘어짐 제어 방법을 제공할 수 있다. 특히, 인간형 로봇에 본 발명을 적용한 경우에는, 팔 (암) 이 올라간 상태, 및 무릎이 펴진 상태에서 관절 (어깨 관절 및 무릎 관절) 이 강한 제동력에 의해 고정되는 것을 억제할 수 있음과 함께, 감소된 약한 제동력에 의해 팔이 내려간 상태 및 무릎이 구부려 접힌 상태 (쭈그린 자세) 로 서서히 이행하여 전도시킬 수 있다. 이로써, 특히, 인간형 로봇에 있어서, 전도되는 것에서 기인하는 파손을 효과적으로 억제하는 것이 가능한 로봇의 넘어짐 제어 방법을 제공할 수 있다.

본 발명에 의하면, 상기와 같이, 이상 정지시에 있어서의 파손을 억제할 수 있다.

도 1 은, 본 발명의 일 실시형태에 의한 인간형 로봇의 사시도이다.
도 2 는, 본 발명의 일 실시형태에 의한 인간형 로봇 (인간형 로봇 본체부) 의 블록도이다.
도 3 은, 본 발명의 일 실시형태에 의한 인간형 로봇의 앰프의 회로도이다.
도 4 는, 본 발명의 일 실시형태에 의한 인간형 로봇의 회생 저항 회로부의 회로도이다.
도 5 는, 본 발명의 일 실시형태에 의한 인간형 로봇의 넘어짐 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6 은, 본 발명의 일 실시형태에 의한 인간형 로봇이 쭈그린 상태를 나타내는 도면이다.
도 7 은, 본 발명의 일 실시형태에 의한 인간형 로봇의 암부가 수평 방향을 따르도록 배치된 상태를 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명을 구체화한 본 발명의 일 실시형태를 도면에 기초하여 설명한다.

도 1 ∼ 도 4 를 참조하여, 본 실시형태에 의한 인간형 로봇 (100) (인간형 로봇 본체부 (100a)) 의 구성에 대해서 설명한다. 또한, 인간형 로봇 (100) 은, 휴머노이드라고도 불린다. 또한, 인간형 로봇 (100) 및 인간형 로봇 본체부 (100a) 는, 각각 청구범위의 「로봇」 및 「로봇 본체부」의 일례이다.

도 1 에 나타내는 바와 같이, 인간형 로봇 (100) 은, 헤드부 (1), 네크부 (2), 상측 동체부 (3), 하측 동체부 (4), 암부 (5), 핸드부 (6), 레그부 (7) 및 풋부 (8) 를 구비하고 있다. 상측 동체부 (3) 와 하측 동체부 (4) 는, 허리 관절 (10a) 을 통하여 굴곡 가능하게 접속되어 있다. 이것에 의해, 상측 동체부 (3) 는, 하측 동체부 (4) 에 대하여 전굴 동작, 후굴 동작 및 좌우의 선회 동작을 실시하는 것이 가능하다. 하측 동체부 (4) 는, 인간의 골반에 대응한다. 또한, 허리 관절 (10a) 은, 인간의 허리에 대응하고 있다.

또한, 암부 (5) 는, 복수의 링크 (20) 와, 복수의 링크 (20) 를 굴곡 가능하게 지지하는 팔꿈치 관절 (10b) 을 갖는다. 그리고, 인접하는 링크 (20) 가 팔꿈치 관절 (10b) 을 통해 서로 굴곡함으로써, 암부 (5) 는 굴곡 동작을 실시한다.

핸드부 (6) 는, 암부 (5) 의 선단에 형성되어 있다. 핸드부 (6) 는, 복수의 링크 (도시 생략) 와, 복수의 링크를 굴곡 가능하게 지지하는 손가락 관절 (도시 생략) 을 갖는다.

레그부 (7) 는, 복수의 링크 (20) 와, 복수의 링크 (20) 를 굴곡 가능하게 지지하는 무릎 관절 (10c) 을 갖는다. 그리고, 이웃하는 링크 (20) 가 무릎 관절 (10c) 을 통해 서로 굴곡함으로써, 레그부 (7) 는 굴곡 동작을 실시한다. 그리고, 레그부 (7) 의 굴곡 동작이 제어되는 것에 의해 풋부 (8) 를 이동시킴으로써, 인간형 로봇 (100) 은, 2 족 보행을 실시하는 것이 가능해진다.

상측 동체부 (3) 와 암부 (5) 는, 어깨 관절 (10d) 에 의해 접속되어 있다. 또한, 하측 동체부 (4) 와 레그부 (7) 는, 고관절 (10e) 에 의해 접속되어 있다. 레그부 (7) 와 풋부 (8) 는, 족관절 (발목의 관절) (10f) 에 의해 접속되어 있다. 또한, 허리 관절 (10a), 팔꿈치 관절 (10b), 무릎 관절 (10c), 어깨 관절 (10d), 고관절 (10e) 및 족관절 (10f) 은, 청구범위의 「관절」의 일례이다.

상기의 허리 관절 (10a), 팔꿈치 관절 (10b), 무릎 관절 (10c), 어깨 관절 (10d), 고관절 (10e) 및 족관절 (10f) 에는, 각각 허리 관절 (10a), 팔꿈치 관절 (10b), 무릎 관절 (10c), 어깨 관절 (10d), 고관절 (10e) 및 족관절 (10f) 을 구동시키기 위한 모터 (30) 가 형성되어 있다. 모터 (30) 에 의해, 허리 관절 (10a), 팔꿈치 관절 (10b), 무릎 관절 (10c), 어깨 관절 (10d), 고관절 (10e) 및 족관절 (10f) 을 구동시킴으로써, 인간형 로봇 (100) 은 굴곡 동작이나 선회 동작을 실시한다. 또한, 실제로는, 도 1 에 도시된 부위 이외의 부위에도 관절 및 모터 (30) 가 형성되어 있지만, 설명의 간략화를 위해 생략하였다.

도 2 에 나타내는 바와 같이, 인간형 로봇 (100) (인간형 로봇 본체부 (100a)) 에는, 상기 모터 (30) 에 더하여, 회생 저항 회로부 (60) 를 포함하는 제어 회로부 (50) 와, 전원 (70) 과, 앰프 유닛 (80) 이 형성되어 있다. 제어 회로부 (50) 는, 앰프 유닛 (80) 에 대해 지령을 출력한다. 또한, 도 2 에서는, 파선의 화살표는, 통신 신호를 나타내고 있다. 또한, 가는 실선의 화살표는, 제어 전력을 나타내고 있다. 또한, 굵은 실선의 화살표는, 모터 (30) 를 구동하는 모터 전력을 나타내고 있다.

본 실시형태에서는, 회생 저항 회로부 (60) 에는, 전원 (70) 으로부터 모터 구동 전력이 공급된다. 그리고, 회생 저항 회로부 (60) 는, 앰프 유닛 (80) 에 대하여, 모터 (30) 를 구동하기 위한 전력을 공급하도록 구성되어 있다. 또한, 회생 저항 회로부 (60) 의 상세한 구성은 후술한다. 또, 회생 저항 회로부 (60) 는, 청구범위의 「저항 회로부」의 일례이다.

제어 회로부 (50) 에는, 전원 (70) 으로부터 제어 전력이 공급된다. 그리고, 제어 회로부 (50) 는, 앰프 유닛 (80) 을 제어하기 위한 전력을 공급하도록 구성되어 있다.

앰프 유닛 (80) 은, 각각 복수의 앰프 (서보 앰프) (81) 를 포함한다. 앰프 (81) 는, 상기 허리 관절 (10a), 팔꿈치 관절 (10b), 무릎 관절 (10c), 어깨 관절 (10d), 고관절 (10e) 및 족관절 (10f) (도 1 참조) 등에 형성된 복수의 모터 (30) 의 각각에 대해 형성되어 있다. 또한, 앰프 (81) 는, 모터 (30) 의 구동을 제어한다.

도 3 에 나타내는 바와 같이, 앰프 (81) 는, 인버터부 (81a) 와, 인버터부 (81a) 를 제어하는 제어부 (81b) 를 포함한다. 인버터부 (81a) 는, 상부 아암을 구성하는 3 개의 반도체 스위칭 소자 (SW1, SW2 및 SW3) 와, 하부 아암을 구성하는 3 개의 반도체 스위칭 소자 (SW4, SW5 및 SW6) 를 포함한다. 제어부 (81b) 에 의해, 반도체 스위칭 소자 (SW1 ∼ SW6) 의 온 오프가 제어됨으로써, 모터 (30) 에 원하는 3 상 (U, V 및 W) 의 전력이 공급된다.

(회생 저항 회로부의 상세한 구성)

다음으로, 도 2 및 도 4 를 참조하여, 본 실시형태에 의한 회생 저항 회로부 (60) 의 상세한 구성에 대해 설명한다.

도 4 에 나타내는 바와 같이, 회생 저항 회로부 (60) 는, 전원 (70) (도 2 참조) 으로부터 모터 (30) (앰프 유닛 (80) 의 앰프 (81)) 에 모터 구동 전력을 공급하기 위한 전력 공급 배선 (61) 이 형성되어 있다. 전력 공급 배선 (61) 은, 정 (正) 측 전위 (P) 에 접속되는 정측 전위 배선 (61a), 부 (負) 측 전위 (N) 에 접속되는 부측 전위 배선 (61b), 및 어스 전위 (E) 에 접속되는 접지 전위 배선 (61c) 을 포함한다. 또한, 전력 공급 배선 (61) 의 일방 단 (端) 은, 전원 (70) 에 접속되는 커넥터 (62a) 에 접속되어 있다. 또한, 전력 공급 배선 (61) 의 타방 단은, 앰프 유닛 (80) 의 앰프 (81) 에 접속되는 복수의 커넥터 (62c) 에 접속되어 있다. 또한, 전력 공급 배선 (61) 은, 청구범위의 「전력 공급 경로」의 일례이다.

회생 저항 회로부 (60) 는, 모터 (30) 에 모터 구동 전력을 공급하는 전력 공급 배선 (61) 에 전기적으로 접속 가능하게 구성되어 있는 회생 저항 (63) 을 포함하고 있다. 회생 저항 (63) 은, 모터 (30) 의 회전에 의해 발생하는 전기 에너지 (회생 에너지) 를 소비하도록 구성되어 있다. 구체적으로는, 회생 저항 (63) 의 일방 단은, 정측 전위 배선 (61a) 에 접속됨과 함께, 회생 저항 (63) 의 타방 단은, 후술하는 트랜지스터 (Tr1) 를 통하여 부측 전위 배선 (61b) 에 접속되어 있다. 여기서, 본 실시형태에서는, 회생 저항 회로부 (60) 는, 통상 동작시에는, 회생 저항 (63) 에 의한 회생 동작을 실시하고, 비상 정지시에는, 회생 저항 (63) 을 사용하여 제동력이 감소된 다이내믹 브레이크를 작동시키는 동작을 실시한다. 이 점에 대해서는, 뒤에서 상세하게 설명한다. 또한, 통상 동작시에 있어서의 회생 동작에 있어서도 회생 저항 (63) 에 의한 비상 정지시보다 제동력이 강한 다이내믹 브레이크가 작동한다. 또한, 회생 저항 (63) 은, 통상시의 회생 동작에 있어서의 전력 공급 배선 (61) 의 전압의 상승을 억제하기 위해, 일반적인 인간형 로봇 (100) 에는 미리 형성되어 있다. 또한, 모터 (30) 는, 허리 관절 (10a), 팔꿈치 관절 (10b), 무릎 관절 (10c), 어깨 관절 (10d), 고관절 (10e) 및 족관절 (10f) 에 대응하여 복수 형성되어 있는 한편, 회생 저항 (63) 은, 복수의 모터 (30) 에 대해 공통으로 형성되어 있다. 또한, 회생 저항 (63) 은, 청구범위의 「저항 성분」의 일례이다. 또한, 비상 정지는, 청구범위의 「이상 정지」의 일례이다.

회생 저항 회로부 (60) 에는, 트랜지스터 (Tr1) 가 형성되어 있다. 트랜지스터 (Tr1) 의 게이트 (G) 는, 후술하는 회생 저항 제어 회로부 (64) 에 접속되어 있다. 트랜지스터 (Tr1) 의 드레인 (D) 은, 회생 저항 (63) 에 접속되어 있다. 트랜지스터 (Tr1) 의 소스 (S) 는, 부측 전위 배선 (61b) 에 접속되어 있다. 또한, 트랜지스터 (Tr1) 는, 청구범위의 「스위치부」의 일례이다.

회생 저항 회로부 (60) 에는, 회생 저항 제어 회로부 (64) 가 형성되어 있다. 회생 저항 제어 회로부 (64) 는, 전력 공급 배선 (61) 에 대한 회생 저항 (63) 의 접속 동작 (회생 저항 (63) 이 전력 공급 배선 (61) 에 전기적으로 접속된 상태로 하는 동작) 과 비접속 동작 (회생 저항 (63) 이 전력 공급 배선 (61) 에 전기적으로 접속된 상태를 해제하는 동작) 을 제어하도록 구성되어 있다. 또한, 회생 저항 제어 회로부 (64) 는, 통상시의 회생 동작시에는, 정측 전위 배선 (61a) 의 전압과 제 1 기준 전압을 비교한다. 또, 회생 저항 제어 회로부 (64) 는, 비상 정지시에는, 정측 전위 배선 (61a) 의 전압과 제 2 기준 전압을 비교한다. 또한, 본 실시형태에서는, 제 2 기준 전압은, 변경 가능하게 구성되어 있다. 마찬가지로, 제 1 기준 전압은, 변경 가능하게 구성되어 있다. 또한, 회생 저항 제어 회로부 (64) 는, 청구범위의 「전압 검출부」의 일례이다. 또한, 제 2 기준 전압은, 청구범위의 「소정의 기준 전압」의 일례이다.

회생 저항 회로부 (60) 의 회생 저항 제어 회로부 (64) 에는, 비상 정지 버튼 (40) 으로부터 비상 정지 신호가 입력된다.

(통상시의 회생 동작)

통상시에는, 인간형 로봇 (100) 의 모터 (30) (도 2 참조) 에 대하여, 감속이나 반전의 지령이 실시될 때에 전력의 회생이 실시된다. 전력의 회생시에, 전력 공급 배선 (61) 의 전압이 지나치게 커지지 않도록, 회생 저항 (63) 이 접속된다. 이것에 의해, 회생되는 전력의 일부가 회생 저항 (63) 에 의해 열로서 소비되므로, 전력 공급 배선 (61) 의 전압이 지나치게 커지는 것을 억제하는 것이 가능해진다. 또한, 회생된 전력 중, 회생 저항 (63) 에 의해 열로서 소비되지 않는 부분은, 전원 (70) 에 축전된다. 이하, 상세하게 설명한다.

통상시에는, 정측 전위 배선 (61a) 의 전압과, 제 1 기준 전압이 회생 저항 제어 회로부 (64) 에 의해 비교된다. 정측 전위 배선 (61a) 의 전압이 제 1 기준 전압보다 큰 경우, 회생 저항 제어 회로부 (64) 로부터, 트랜지스터 (Tr1) 의 게이트에 대하여, 트랜지스터 (Tr1) 를 온시키는 신호가 출력된다. 이것에 의해, 회생 저항 (63) 이 정측 전위 배선 (61a) 과 부측 전위 배선 (61b) 의 사이에 전기적으로 접속됨으로써, 전력 공급 배선 (61) 의 전압이 저하된다. 한편, 정측 전위 배선 (61a) 의 전압이 제 1 기준 전압 이하인 경우, 회생 저항 제어 회로부 (64) 로부터, 트랜지스터 (Tr1) 의 게이트에 대하여, 트랜지스터 (Tr1) 를 오프시키는 신호가 출력된다. 이것에 의해, 회생 저항 (63) 의 정측 전위 배선 (61a) 및 부측 전위 배선 (61b) 에 대한 접속 상태가 해제됨으로써, 전력 공급 배선 (61) 의 전압이 상승한다. 그 결과, 정측 전위 배선 (61a) 자체의 전압은, 제 1 기준 전압에 따른 비교적 높은 전압 (예를 들면, 200 V) 으로 유지된다. 바꾸어 말하면, 통상시에 정측 전위 배선 (61a) 자체의 전압이, 예를 들어 200 V 로 유지되도록, 제 1 기준 전압이 조정되어 있다.

(비상 정지시의 다이내믹 브레이크 약화 제어)

인간형 로봇 (100) 의 비상 정지에 대해서 설명한다. 비상 정지란, 사용자가 비상 정지 버튼 (40) (도 2 참조) 을 압하 (押下) (조작) 하는 것에 의해, 모터 (30) 를 정지시킴으로써, 인간형 로봇 (100) 을 정지시키는 동작이다. 비상 정지시에는, 앰프 (81) (도 2 참조) 의 동작이 정지됨과 함께, 전원 (70) 으로부터의 전력 공급이 정지된다. 즉, 전원 (70) 측으로부터, 전력 공급 배선 (61) 에는 전력이 공급되지 않는다. 또한, 비상 정지시에, 전력 공급 배선 (61) 에 대하여 회생 저항 (63) (도 4 참조) 이 접속 (전기적으로 접속) 됨으로써, 정측 전위 배선 (61a), 앰프 (81), 모터 (30), 부측 전위 배선 (61b), 트랜지스터 (Tr1), 회생 저항 (63) 및 정측 전위 배선 (61a) 으로 이루어지는 폐쇄된 경로가 형성된다. 그 결과, 모터 (30) 에 의해 발전된 전력 (모터 (30) 의 회전 에너지) 이 회생 저항 (63) 에 의해 열로서 소비되므로, 모터 (30) 에 대해 다이내믹 브레이크가 작용한다. 이것에 의해, 모터 (30) 에 제동력이 작용한다.

여기서, 본 실시형태에서는, 회생 저항 회로부 (60) 는, 비상 정지시에 모터 (30) 를 정지시킬 때에, 전력 공급 배선 (61) 에 대한 회생 저항 (63) 의 저항값을 변화시킴으로써, 다이내믹 브레이크의 제동력을 감소시키는 다이내믹 브레이크 약화 제어를 실시하도록 구성되어 있다. 구체적으로는, 회생 저항 회로부 (60) 는, 비상 정지시에 모터 (30) 를 정지시킬 때에, 전력 공급 배선 (61) 에 대한 회생 저항 (63) 의 접속 동작과 비접속 동작을 교대로 반복함으로써, 전력 공급 배선 (61) 에 대한 회생 저항 (63) 의 저항값을 변화시켜, 다이내믹 브레이크의 제동력을 감소시키는 다이내믹 브레이크 약화 제어를 실시하도록 구성되어 있다. 즉, 전력 공급 배선 (61) 에 대해 회생 저항 (63) 을 접속하고, 전력 공급 배선 (61) 에 대한 회생 저항 (63) 의 저항값을 0 보다 크게 함과 함께, 전력 공급 배선 (61) 에 대해 회생 저항 (63) 을 비접속으로 하여, 전력 공급 배선 (61) 에 대한 회생 저항 (63) 의 저항값을 0 으로 한다. 그리고, 전력 공급 배선 (61) 에 대한 회생 저항 (63) 의 접속 동작과 비접속 동작을 교대로 반복함으로써, 다이내믹 브레이크의 제동력이 작용하는 상태와, 작용하지 않는 상태가 교대로 반복된다. 이것에 의해, 인간형 로봇 (100) 은, 서서히 자세를 변화시킨다.

또한, 본 실시형태에서는, 회생 저항 회로부 (60) 는, 비상 정지시에 모터 (30) 를 정지시킬 때에, 전력 공급 배선 (61) 에 대한 회생 저항 (63) 의 저항값을 변화시킴으로써 (접속 동작과 비접속 동작을 교대로 반복한다), 모터 (30) 가 정지할 때까지 다이내믹 브레이크의 제동력을 감소시키는 다이내믹 브레이크 약화 제어를 실시하도록 구성되어 있다. 즉, 인간의 복수의 관절에 대응하는 허리 관절 (10a), 팔꿈치 관절 (10b), 무릎 관절 (10c), 어깨 관절 (10d), 고관절 (10e) 및 족관절 (10f) 을 갖고 있는 인간형 로봇 (100) 의 동작이 완전히 정지될 때까지, 다이내믹 브레이크의 제동력이 감소된다.

또한, 본 실시형태에서는, 회생 저항 회로부 (60) 는, 인간형 로봇 본체부 (100a) 의 넘어짐을 제어할 때에, 전력 공급 배선 (61) 에 대한 회생 저항 (63) 의 저항값을 변화시킴으로써 (접속 동작과 비접속 동작을 교대로 반복한다), 모터 (30) 가 정지할 때까지 다이내믹 브레이크의 제동력을 감소시키는 제어를 실시하도록 구성되어 있다. 인간형 로봇 본체부 (100a) 에는, 인간형 로봇 본체부 (100a) 의 허리 관절 (10a), 팔꿈치 관절 (10b), 무릎 관절 (10c), 어깨 관절 (10d), 고관절 (10e) 및 족관절 (10f) 을 고정시키기 (자세를 유지하기) 위한 기계적인 브레이크 (전자 브레이크) 등은 형성되어 있지 않다. 이 때문에, 비상 정지시에는, 최종적으로, 인간형 로봇 본체부 (100a) 는 넘어진다. 본 실시형태에서는, 회생 저항 회로부 (60) 에 의해 전기적으로 제동력이 감소된 다이내믹 브레이크를 작동시킴으로써, 인간형 로봇 본체부 (100a) 의 넘어지는 방식이 비교적 완만한 넘어짐이 되도록 제어한다.

또, 본 실시형태에서는, 회생 저항 회로부 (60) 는, 비상 정지 신호에 기초하여, 통상 동작으로부터 비상 정지시의 동작으로 전환하는 제어를 실시하도록 구성되어 있다. 구체적으로는, 사용자가 비상 정지 버튼 (40) (도 2 참조) 을 압하 (조작) 하는 것에 기초하여, 비상 정지 신호가 회생 저항 제어 회로부 (64) 에 입력되고, 통상 동작으로부터 비상 정지시의 동작으로 전환된다.

여기서, 본 실시형태에서는, 회생 저항 회로부 (60) 는, 통상 동작시에 회생 저항 (63) 을 작동시키는 경우의 작동 전압보다 낮은 작동 전압으로 비상 정지시에 전력 공급 배선 (61) 에 대해 회생 저항 (63) 을 접속하는 동작을 실시하도록 구성되어 있다. 구체적으로는, 상기한 바와 같이, 통상 동작시 (회생시) 에는, 회생 저항 제어 회로부 (64) 는, 비교적 높은 제 1 기준 전압의 작동 전압으로, 전력 공급 배선 (61) 에 대해 회생 저항 (63) 을 접속하여, 회생 동작을 실시한다. 한편, 비상 정지시에는, 회생 저항 제어 회로부 (64) 는, 비교적 낮은 제 2 기준 전압의 작동 전압으로, 전력 공급 배선 (61) 에 대해 회생 저항 (63) 을 접속하여, 다이내믹 브레이크를 작용시키는 동작을 실시한다.

또한, 본 실시형태에서는, 전력 공급 배선 (61) (정측 전위 배선 (61a)) 의 전압이, 회생 저항 제어 회로부 (64) 에 의해 검출된다. 그리고, 회생 저항 회로부 (60) 는, 비상 정지시에 모터 (30) 를 정지시킬 때에, 회생 저항 제어 회로부 (64) 에 의해 검출된 전력 공급 배선 (61) 의 전압에 기초하여, 전력 공급 배선 (61) 에 대한 회생 저항 (63) 의 저항값을 변화시킴으로써 (접속 동작과 비접속 동작을 교대로 반복한다), 모터 (30) 가 정지할 때까지 다이내믹 브레이크의 제동력을 감소시키는 피드백 제어를 실시하도록 구성되어 있다. 구체적으로는, 회생 저항 회로부 (60) 는, 비상 정지시에 모터 (30) 를 정지시킬 때에, 회생 저항 제어 회로부 (64) 에 의해 검출된 전력 공급 배선 (61) 의 전압과 제 2 기준 전압을 비교한다. 그리고, 회생 저항 회로부 (60) 는, 전력 공급 배선 (61) 의 전압과 제 2 기준 전압의 비교에 기초하여, 전력 공급 배선 (61) 에 대한 회생 저항 (63) 의 접속 동작과 비접속 동작을 교대로 반복시킨다. 이것에 의해, 모터 (30) 가 정지할 때까지 다이내믹 브레이크의 제동력을 감소시키는 피드백 제어가 실시된다.

구체적으로는, 본 실시형태에서는, 회생 저항 회로부 (60) 는, 비상 정지시에 모터 (30) 를 정지시킬 때에, 회생 저항 제어 회로부 (64) 에 의해 검출된 전력 공급 배선 (61) (정측 전위 배선 (61a)) 의 전압이 제 2 기준 전압을 초과한 경우에, 전력 공급 배선 (61) 에 대해 회생 저항 (63) 의 저항값을 증가시키는 (회생 저항 (63) 을 접속하는) 동작을 실시한다. 즉, 회생 저항 제어 회로부 (64) 에 의해 검출된 전압이 제 2 기준 전압을 초과하는 경우에, 회생 저항 제어 회로부 (64) 로부터 출력되는 H 레벨의 신호에 기초하여, 전력 공급 배선 (61) 에 대해 회생 저항 (63) 이 접속된다. 또한, 전력 공급 배선 (61) 의 전압이 제 2 기준 전압 이하인 경우에, 전력 공급 배선 (61) 에 대해 회생 저항 (63) 의 저항값을 감소시키는 (회생 저항 (63) 을 비접속으로 하는) 동작이 실시된다. 즉, 회생 저항 제어 회로부 (64) 에 의해 검출된 전압이 제 2 기준 전압 이하인 경우에 회생 저항 제어 회로부 (64) 로부터 출력되는 L 레벨의 신호에 기초하여, 전력 공급 배선 (61) 에 대해 회생 저항 (63) 이 비접속으로 된다.

또한, 본 실시형태에서는, 회생 저항 회로부 (60) 에는, 전력 공급 배선 (61) 에 대한 회생 저항 (63) 의 접속 상태와 비접속 상태를 전환하는 트랜지스터 (Tr1) 가 형성되어 있다. 그리고, 비상 정지시에 모터 (30) 를 정지시킬 때에, 제 2 기준 전압에 기초하여, 트랜지스터 (Tr1) 가 온 동작과 오프 동작을 교대로 반복함으로써, 전력 공급 배선 (61) 에 대한 회생 저항 (63) 의 접속 동작과 비접속 동작이 교대로 반복된다. 즉, 회생 저항 제어 회로부 (64) 에 의해 검출된 전압이 제 2 기준 전압을 초과하는 경우에 회생 저항 제어 회로부 (64) 로부터 출력되는 H 레벨의 신호에 기초하여 트랜지스터 (Tr1) 가 온된다. 이것에 의해, 전력 공급 배선 (61) 에 대해 회생 저항 (63) 이 접속된다. 또, 회생 저항 제어 회로부 (64) 에 의해 검출된 전압이 제 2 기준 전압 이하인 경우에 회생 저항 제어 회로부 (64) 로부터 출력되는 L 레벨의 신호에 기초하여 트랜지스터 (Tr1) 가 오프된다. 이것에 의해, 전력 공급 배선 (61) 에 대해 회생 저항 (63) 이 비접속으로 된다.

그리고, 정측 전위 배선 (61a) 의 전압이 제 1 기준 전압보다 큰 경우, 회생 저항 (63) 이 정측 전위 배선 (61a) 과 부측 전위 배선 (61b) 의 사이에 전기적으로 접속됨으로써, 전력 공급 배선 (61) 의 전압이 저하된다. 또한, 정측 전위 배선 (61a) 의 전압이 제 2 기준 전압 이하인 경우, 회생 저항 (63) 의 정측 전위 배선 (61a) 및 부측 전위 배선 (61b) 에 대한 접속 상태가 해제됨으로써, 전력 공급 배선 (61) 의 전압이 상승한다. 그 결과, 정측 전위 배선 (61a) 자체의 전압은, 비교적 낮은 제 2 기준 전압에 따른 전압 (예를 들면, 30 V 이상 60 V 이하) 으로 유지된다. 바꾸어 말하면, 비상 정지시에, 정측 전위 배선 (61a) 자체의 전압이, 예를 들면 30 V 이상 60 V 이하의 소정 전압으로 유지되도록, 제 2 기준 전압이 조정되어 있다. 이로써, 회생 저항 (63) 이 정측 전위 배선 (61a) 및 부측 전위 배선 (61b) 에 접속되는 것에 의해 작용하는 다이내믹 브레이크의 제동력이 비교적 작아진다. 즉, 통상 동작시와 같이 정측 전위 배선 (61a) 자체의 전압이 비교적 큰 (200 V 등) 경우와 비교하여, 다이내믹 브레이크의 제동력이 약해진다.

또한, 본 실시형태에서는, 회생 저항 회로부 (60) 는, 비상 정지시에 모터 (30) 를 정지시킬 때에, 복수의 모터 (30) 에 대하여 공통으로 형성되어 있는 회생 저항 (63) 의 전력 공급 배선 (61) 에 대한 저항값을 변화시킴으로써 (접속 동작과 비접속 동작을 교대로 반복한다), 복수의 모터 (30) 에 대한 다이내믹 브레이크의 제동력을 일괄하여 제어하도록 구성되어 있다. 즉, 회생 저항 (63) 이 복수의 모터 (30) 에 대하여 공통으로 형성되어 있으므로, 회생 저항 (63) 이 접속됨으로써 발생하는 다이내믹 브레이크의 제동력은, 복수의 모터 (30) 의 각각에 있어서 대략 동일하다. 회생 저항 (63) 이 접속됨으로써, 모든 모터 (30) 에 대하여 다이내믹 브레이크가 작용한다. 또한, 회생 저항 (63) 이 비접속으로 됨으로써, 모든 모터 (30) 에 대한 다이내믹 브레이크의 작동이 정지된다.

비상 정지시에는, 전력의 공급이 정지되기 때문에, 소프트웨어에 의해 다이내믹 브레이크의 제동력을 저감하는 동작을 실시하는 경우에는, 다이내믹 브레이크의 제동력을 저감하는 동작에 대한 신뢰성을 확보하는 것이 곤란한 경우가 있다. 그래서, 비상 정지시에, 회생 저항 제어 회로부 (64) 에 있어서 비교기 (도시 생략) 등을 사용하여 하드웨어에 의해 다이내믹 브레이크의 제동력을 저감하는 동작을 실시함으로써, 다이내믹 브레이크의 제동력을 저감하는 동작에 대한 신뢰성을 향상시키는 것이 가능해진다.

(비상 정지시의 상태의 해제)

또한, 비상 정지시의 동작이 실시된 후, 다이내믹 브레이크 해제 신호가 회생 저항 회로부 (60) (도 4 참조) 에 입력됨으로써, 통상시와 동일한 동작이 실시된다. 즉, 다이내믹 브레이크의 작용이 해제되어, 통상시의 회생 동작이 가능해진다.

(넘어짐 제어 방법)

다음으로, 도 1, 도 4 및 도 5 를 참조하여, 인간형 로봇 (100) 의 비상 정지시에 있어서의 넘어짐 제어 방법에 대해 설명한다.

도 5 에 나타내는 스텝 S1 에 있어서, 비상 정지 버튼 (40) 이 압하됨으로써, 회생 저항 제어 회로부 (64) (도 4 참조) 는, 정측 전위 배선 (61a) 의 전압과 제 2 기준 전압을 비교하는 상태가 된다.

스텝 S2 에 있어서, 허리 관절 (10a), 팔꿈치 관절 (10b), 무릎 관절 (10c), 어깨 관절 (10d), 고관절 (10e) 및 족관절 (10f) 의 각각에 형성되는 복수의 모터 (30) 에 전력을 공급하는 전력 공급 배선 (61) 의 전압이 회생 저항 제어 회로부 (64) 에 의해 검출된다.

스텝 S3 에 있어서, 회생 저항 제어 회로부 (64) 에 있어서, 회생 저항 제어 회로부 (64) 에 의해 검출된 전력 공급 배선 (61) 의 전압과 제 2 기준 전압이 비교된다.

그리고, 본 실시형태에서는, 검출된 전력 공급 배선 (61) 의 전압에 기초하여, 회생 저항 (63) 의, 전력 공급 배선 (61) 에 대한 저항값이 변화되어 (접속 동작과 비접속 동작이 교대로 반복되어), 다이내믹 브레이크의 제동력을 감소시키는 피드백 제어가 실시된다. 구체적으로는, 스텝 S3 에 있어서, 회생 저항 제어 회로부 (64) 에 의해 검출된 전력 공급 배선 (61) 의 전압이 제 2 기준 전압보다 큰 경우, 스텝 S4 로 진행하여, 트랜지스터 (Tr1) 가 온된다. 이로써, 회생 저항 (63) 이 전력 공급 배선 (61) 에 대해 접속된다. 또한, 스텝 S3 에 있어서, 회생 저항 제어 회로부 (64) 에 의해 검출된 전력 공급 배선 (61) 의 전압이 제 2 기준 전압 이하인 경우, 스텝 S5 로 진행하여, 트랜지스터 (Tr1) 가 오프된다. 이로써, 회생 저항 (63) 이 전력 공급 배선 (61) 에 대해 비접속이 된다.

또한, 스텝 S3 ∼ 스텝 S5 의 동작은, 모터 (30) 가 정지할 때까지 계속된다. 이로써, 모터 (30) 가 정지할 때까지 다이내믹 브레이크의 제동력을 감소시키는 피드백 제어가 실시된다.

다음으로, 인간형 로봇 (100) 이 비상 정지시에 넘어지는 동작을, 구체적으로 설명한다.

예를 들어, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 비상 정지시의 전의 시점에 있어서, 인간형 로봇 (100) 이 직립하고 있는 것으로 한다. 이 상태에서, 비상 정지 버튼 (40) (도 2 참조) 이 압하되면, 앰프 (81) 및 모터 (30) 에 대한 전원의 공급이 정지된다. 또, 비상 정지 버튼 (40) 이 압하됨으로써, 회생 저항 회로부 (60) 의 회생 저항 제어 회로부 (64) (도 4 참조) 는, 정측 전위 배선 (61a) 의 전압과 제 2 기준 전압을 비교하는 상태가 된다.

또한, 인간형 로봇 (100) 에서는, 허리 관절 (10a), 팔꿈치 관절 (10b), 무릎 관절 (10c), 어깨 관절 (10d), 고관절 (10e) 및 족관절 (10f) (모터 (30)) 을 고정시키기 (즉, 자세를 유지하기) 위한 기계적인 전자 브레이크가 형성되어 있지 않으므로, 앰프 (81) 및 모터 (30) 에 대한 전원의 공급이 정지됨으로써, 인간형 로봇 (100) 은 자세를 유지할 수 없다. 이 때문에, 인간형 로봇 (100) 은, 직립하고 있는 상태로부터, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 레그부 (7) 의 무릎 관절 (10c) 및 고관절 (10e) 그리고 풋부 (8) 의 족관절 (10f) 을 구부리도록 쓰러져 넘어진다.

무릎 관절 (10c), 고관절 (10e) 및 족관절 (10f) 을 구부릴 때, 모터 (30) 에 대한 전력의 공급이 정지되어 있기 때문에, 모터 (30) 는 발전을 실시하도록 동작한다. 그리고, 무릅 관절 (10c), 고관절 (10e) 및 족관절 (10f) 을 구부릴 때에 모터 (30) 의 회전수가 서서히 상승함과 함께, 발전된 전력 (전압) 이 상승한다. 또한, 발전된 전력은, 전력 공급 배선 (61) 에 공급된다. 이것에 의해, 전력 공급 배선 (61) 의 전압도 상승한다. 그리고, 전력 공급 배선 (61) (정측 전위 배선 (61a)) 의 전압이 회생 저항 제어 회로부 (64) 에 의해 검출된다.

그리고, 검출된 전력 공급 배선 (61) (정측 전위 배선 (61a)) 의 전압에 기초하여, 다이내믹 브레이크를 작동시키는 회생 저항 (63) 의, 전력 공급 배선 (61) 에 대한 접속 동작과 비접속 동작을 교대로 반복함으로써, 다이내믹 브레이크의 제동력을 감소시키는 피드백 제어가 실시된다. 또한, 제 2 기준 전압은 비교적 낮게 설정되어 있으므로, 모터 (30) 에 대한 다이내믹 브레이크는, 모터 (30) 의 회전수가 비교적 작은 상태에서 작용하기 시작함과 함께, 다이내믹 브레이크의 제동력은 비교적 약하다. 이것에 의해, 무릎 관절 (10c), 고관절 (10e) 및 족관절 (10f) 을 완만하게 구부리도록, 인간형 로봇 (100) 의 자세가 이행된 후, 인간형 로봇 (100) 은 동작을 정지한다. 그 후, 인간형 로봇 (100) 은 넘어진다 (전도된다). 이와 같이, 인간형 로봇 (100) 은 비교적 완만하게 정지하므로, 인간형 로봇 (100) 이 강한 기세로 전도되는 것이 억제된다.

또한, 도 7 에 나타내는 바와 같이, 비상 정지시의 앞의 시점에 있어서, 인간형 로봇 (100) 의 한 쌍의 암부 (5) 중 일방이 수평 방향을 따르도록 배치되어 있는 것으로 한다. 또한, 도 7 의 인간형 로봇 (100) 의 상태에서, 비상 정지 버튼 (40) 이 압하되면, 상기와 같이, 무릎 관절 (10c), 고관절 (10e) 및 족관절 (10f) 도 구부러지지만, 설명의 간략화를 위해, 무릎 관절 (10c), 고관절 (10e) 및 족관절 (10f) 이 구부러지지 않고, 암부 (5) 의 자세만이 변화하는 경우에 대해 설명한다.

이 상태에서, 비상 정지 버튼 (40) 이 압하되면, 앰프 (81) 및 모터 (30) 에 대한 전원의 공급이 정지된다. 인간형 로봇 (100) 에서는, 어깨 관절 (10d) 을 고정시키기 위한 브레이크가 형성되어 있지 않기 때문에, 암부 (5) 의 자중에 의해, 어깨 관절 (10d) 이 회동한다. 이로써, 수평 방향을 따르도록 배치되어 있던 암부 (5) 는, 어깨 관절 (10d) 을 중심으로 하여 호를 그리도록 회동한다. 이 때, 모터 (30) 에 대한 전력의 공급이 정지되어 있기 때문에, 모터 (30) 는 발전을 실시하도록 동작한다. 그리고, 어깨 관절 (10d) 이 회동하고 있는 상태에서, 전력 공급 배선 (61) 의 전압이, 회생 저항 제어 회로부 (64) 에 의해 제 2 기준 전압과 비교되고, 회생 저항 (63) 의 접속 동작과 비접속 동작이 교대로 반복된다. 이것에 의해, 다이내믹 브레이크의 제동력이 약해지므로, 암부 (5) 는, 어깨 관절 (10d) 을 중심으로 하여, 비교적 완만하게 회동한 후, 정지한다. 이와 같이, 암부 (5) 는 비교적 완만하게 정지하므로, 암부 (5) 가 강한 기세로 상측 동체부 (3) 또는 하측 동체부 (4) 등에 충돌하는 것이 억제된다.

또한, 인간형 로봇 (100) 이 움직이고 있는 상태 (모터 (30) 의 회전수가 비교적 높은 경우) 에 있어서, 비상 정지 버튼 (40) 이 압하되면, 모터 (30) 에 의해 발전되는 전력의 전압이 비교적 높기 때문에 다이내믹 브레이크가 작용한다. 이것에 의해, 모터 (30) 의 회전수가 저하되고, 발전되는 전력의 전압이 제 2 기준 전압의 근방으로 저하된 상태에서, 회생 저항 (63) 의 접속 동작과 비접속 동작이 교대로 반복된다. 이로써, 다이내믹 브레이크의 제동력이 약해진다. 그 결과, 인간형 로봇 (100) 의 관절이 고정된 상태 (경직 상태) 에서 인간형 로봇 (100) 이 전도되는 것이 억제된다.

[본 실시형태의 효과]

본 실시형태에서는, 이하와 같은 효과를 얻을 수 있다.

본 실시형태에서는, 상기한 바와 같이, 회생 저항 회로부 (60) 는, 비상 정지시에 모터 (30) 를 정지시킬 때에, 전력 공급 배선 (61) 에 대한 회생 저항 (63) 의 저항값을 변화시킴으로써, 다이내믹 브레이크의 제동력을 감소시키는 제어를 실시하도록 구성되어 있다. 이것에 의해, 비상 정지시에 모터 (30) 를 정지시킬 때에, 다이내믹 브레이크의 제동력이 감소되므로, 비교적 완만하게 인간형 로봇 (100) 이 정지한다. 이로써, 인간형 로봇 (100) 이 강한 기세로 전도되는 것이 억제된다. 즉, 인간형 로봇 (100) 은 완만하게 넘어진다. 그 결과, 비상 정지시에 있어서의 파손을 억제할 수 있다.

또한, 다이내믹 브레이크의 제동력이 지나치게 강한 경우, 인간형 로봇 (100) 의 허리 관절 (10a), 팔꿈치 관절 (10b), 무릎 관절 (10c), 어깨 관절 (10d), 고관절 (10e) 및 족관절 (10f) 이 다이내믹 브레이크의 강한 제동력에 의해 고정된 상태에서 인간형 로봇 (100) 이 전도되는 경우가 있다. 이것에 의해서도, 인간형 로봇 (100) 이 파손되는 경우가 있다. 이에 대하여, 본 실시형태의 인간형 로봇 (100) 에서는, 상기한 바와 같이, 다이내믹 브레이크의 제동력을 감소시키는 제어를 실시하도록 구성함으로써, 허리 관절 (10a), 팔꿈치 관절 (10b), 무릎 관절 (10c), 어깨 관절 (10d), 고관절 (10e) 및 족관절 (10f) 이 다이내믹 브레이크의 강한 제동력에 의해 고정되는 것이 억제되기 때문에, 허리 관절 (10a), 팔꿈치 관절 (10b), 무릎 관절 (10c), 어깨 관절 (10d), 고관절 (10e) 및 족관절 (10f) 이 고정된 상태로 인간형 로봇 (100) 이 전도되는 것에서 기인하는 인간형 로봇 (100) 의 파손을 억제할 수 있다. 특히, 인간형 로봇 (100) 에서는, 암부 (5) (팔) 가 올라간 상태, 및 무릎 (9a) 이 펴진 상태에서 관절 (어깨 관절 (10d) 및 무릎 관절 (10c)) 이 강한 제동력에 의해 고정되는 것을 억제할 수 있음과 함께, 감소된 약한 제동력에 의해 암부 (5) 가 내려간 상태 및 무릎 (9a) 이 구부려 접힌 상태 (쭈그린 자세) 로 서서히 이행하여 전도시킬 수 있다. 이것에 의해, 특히, 인간형 로봇 (100) 에 있어서, 전도되는 것에서 기인하는 파손을 효과적으로 억제할 수 있다.

또한, 본 실시형태에서는, 상기한 바와 같이, 회생 저항 회로부 (60) 는, 이상 정지시에 모터 (30) 를 정지시킬 때에, 전력 공급 배선 (61) 에 대한 회생 저항 (63) 의 접속 동작과 비접속 동작을 교대로 반복함으로써, 전력 공급 배선 (61) 에 대한 회생 저항 (63) 의 저항값을 변화시켜, 다이내믹 브레이크의 제동력을 감소시키는 제어를 실시하도록 구성되어 있다. 이것에 의해, 전력 공급 배선 (61) 에 대한 회생 저항 (63) 의 접속 동작과 비접속 동작을 교대로 반복하는 것만으로, 용이하게, 다이내믹 브레이크의 제동력을 감소시킬 수 있다.

또한, 본 실시형태에서는, 상기와 같이, 회생 저항 회로부 (60) 는, 모터 (30) 에 있어서 발생하는 회생 에너지를 소비하는 회생 저항 (63) 을 갖는다. 이것에 의해, 통상시에 있어서, 인간형 로봇 (100) 의 감속시 등에 실시되는 회생 동작에 있어서 발생하는 회생 에너지를 소비하는 회생 저항 (63) 을 사용하여, 비상 정지시의 다이내믹 브레이크를 작용시킬 수 있다. 이로써, 통상시의 회생 동작에 사용되는 회생 저항 (63) 과, 비상 정지시의 다이내믹 브레이크를 작용시키기 위한 저항을 별개로 형성하는 경우와 달리, 인간형 로봇 (100) 의 회로 구성이 복잡해지는 것을 억제할 수 있다.

또한, 본 실시형태에서는, 상기한 바와 같이 회생 저항 회로부 (60) 는, 통상 동작시에 회생 저항 (63) 을 작동시키는 경우의 작동 전압보다 낮은 작동 전압으로 비상 정지시에 전력 공급 배선 (61) 에 대해 회생 저항 (63) 을 접속하는 동작을 실시하도록 구성되어 있다. 이것에 의해, 모터 (30) 의 회전수가 비교적 작은 상태 (모터 (30) 의 발전 전압이 작은 상태) 에서 다이내믹 브레이크가 작용하므로, 인간형 로봇 (100) 의 자세가 크게 변화되기 전에 다이내믹 브레이크를 작용시킬 수 있다. 즉, 비상 정지시에, 인간형 로봇 (100) 의 자세가 서서히 변화되면서, 인간형 로봇 (100) 이 정지된다. 이것에 의해, 인간형 로봇 (100) 의 자세가 급격하게 변화하는 것에서 기인하여, 인간형 로봇 (100) 자신의 하나의 부위 (예를 들어 암부 (5)) 가 다른 부위 (예를 들어 상측 동체부 (3), 하측 동체부 (4)) 에 강한 힘으로 충돌하는 것을 억제할 수 있다. 그 결과, 다이내믹 브레이크의 작용이 지연되는 (효력이 없는) 것에서 기인하는, 인간형 로봇 (100) 의 파손을 억제할 수 있다.

또, 본 실시형태에서는, 상기와 같이, 회생 저항 회로부 (60) 는, 비상 정지 신호에 기초하여, 통상 동작으로부터 비상 정지시의 동작으로 전환하는 제어를 실시하도록 구성되어 있다. 이것에 의해, 비상 정지 신호에 기초하여, 즉시 통상 동작으로부터 비상 정지시의 동작으로 전환할 수 있으므로, 비상 정지시에 신속하게 모터 (30) 에 대하여 다이내믹 브레이크를 작용시킬 수 있다.

또한, 본 실시형태에서는, 상기한 바와 같이, 회생 저항 회로부 (60) 는, 비상 정지시에 모터 (30) 를 정지시킬 때에, 전력 공급 배선 (61) 에 대한 회생 저항 (63) 의 저항값을 변화시킴으로써 (접속 동작과 비접속 동작을 교대로 반복한다), 모터 (30) 가 정지할 때까지 다이내믹 브레이크의 제동력을 감소시키는 제어를 실시하도록 구성되어 있다. 이것에 의해, 모터 (30) 가 정지함으로써 인간형 로봇 (100) 의 동작이 정지될 때까지 다이내믹 브레이크의 제동력을 감소시킬 수 있으므로, 인간형 로봇 (100) 의 동작이 완전히 정지되기 전의 도중의 단계에 있어서 다이내믹 브레이크의 제동력이 증가하는 것을 억제할 수 있다. 그 결과, 인간형 로봇 (100) 의 동작이 완전히 정지되기 전의 도중의 단계에 있어서, 다이내믹 브레이크의 제동력이 강해지는 것에서 기인하여 인간형 로봇 (100) 이 강한 기세로 전도되는 것을 억제할 수 있다.

또한, 본 실시형태에서는, 상기한 바와 같이, 인간형 로봇 본체부 (100a) 는, 인간의 복수의 관절에 대응하는 허리 관절 (10a), 팔꿈치 관절 (10b), 무릎 관절 (10c), 어깨 관절 (10d), 고관절 (10e) 및 족관절 (10f) 을 갖는다. 여기서, 인간형 로봇 (100) (인간형 로봇 본체부 (100a)) 은 2 족 보행을 실시하므로, 비교적 전도되기 쉽다. 이 때문에, 상기와 같이, 비상 정지시에, 다이내믹 브레이크의 제동력을 감소시키는 제어를 실시하는 것은, 비교적 전도되기 쉬운 인간형 로봇 (100) 이 파손되는 것을 억제하는 경우에 있어서 특히 유효하다.

또한, 본 실시형태에서는, 상기한 바와 같이, 회생 저항 회로부 (60) 는, 인간형 로봇 본체부 (100a) 의 넘어짐을 제어할 때에, 전력 공급 배선 (61) 에 대한 회생 저항 (63) 의 저항값을 변화시킴으로써 (접속 동작과 비접속 동작을 교대로 반복한다), 모터 (30) 가 정지할 때까지 다이내믹 브레이크의 제동력을 감소시키는 제어를 실시하도록 구성되어 있다. 이것에 의해, 인간형 로봇 본체부 (100a) 의 넘어짐 제어를 실시할 때에, 넘어지는 동작의 기간 중, 다이내믹 브레이크의 제동력이 감소되므로, 비교적 완만하게 인간형 로봇 본체부 (100a) 가 넘어지도록 제어할 수 있다.

또한, 본 실시형태에서는, 상기한 바와 같이, 전력 공급 배선 (61) 의 전압을 검출하기 위한 회생 저항 제어 회로부 (64) 를 추가로 구비하고, 회생 저항 회로부 (60) 는, 비상 정지시에 모터 (30) 를 정지시킬 때에, 회생 저항 제어 회로부 (64) 에 의해 검출된 전력 공급 배선 (61) 의 전압에 기초하여, 전력 공급 배선 (61) 에 대한 회생 저항 (63) 의 저항값을 변화시킴으로써 (접속 동작과 비접속 동작을 교대로 반복한다), 모터 (30) 가 정지할 때까지 다이내믹 브레이크의 제동력을 감소시키는 피드백 제어를 실시하도록 구성되어 있다. 여기서, 모터 (30) 의 회전수의 증가와 함께, 모터 (30) 에 의해 발전되는 전력의 전압 (전력 공급 배선 (61) 의 전압) 이 높아진다. 따라서, 상기한 바와 같이, 회생 저항 제어 회로부 (64) 에 의해 검출된 전력 공급 배선 (61) 의 전압에 기초하여, 전력 공급 배선 (61) 에 대한 회생 저항 (63) 의 접속 동작과 비접속 동작을 교대로 반복함으로써, 모터 (30) 의 회전수 (전압) 가 과도하게 증가하는 것을 억제할 수 있다. 이것에 의해, 모터 (30) 에 대한 다이내믹 브레이크의 제동력이 과도하게 강해지는 것을 억제할 수 있다.

또한, 본 실시형태에서는, 상기한 바와 같이, 회생 저항 회로부 (60) 는, 비상 정지시에 모터 (30) 를 정지시킬 때에, 회생 저항 제어 회로부 (64) 에 의해 검출된 전력 공급 배선 (61) 의 전압과 제 2 기준 전압의 비교에 기초하여, 전력 공급 배선 (61) 에 대한 회생 저항 (63) 의 저항값을 변화시킴으로써 (접속 동작과 비접속 동작을 교대로 반복한다), 모터 (30) 가 정지할 때까지 다이내믹 브레이크의 제동력을 감소시키는 피드백 제어를 실시하도록 구성되어 있다. 이것에 의해, 모터 (30) 에 의해 발전되는 전력의 전압이, 제 2 기준 전압에 따른 전압보다 상승하는 것이 억제되어, 제 2 기준 전압에 따른 전압에 가까운 전압으로 유지되므로, 모터 (30) 에 대한 다이내믹 브레이크의 제동력을 소망하는 약한 크기로 유지할 수 있다.

또한, 본 실시형태에서는, 상기한 바와 같이 회생 저항 회로부 (60) 는, 비상 정지시에 모터 (30) 를 정지시킬 때에, 회생 저항 제어 회로부 (64) 에 의해 검출된 전력 공급 배선 (61) 의 전압이 제 2 기준 전압을 초과한 경우에, 전력 공급 배선 (61) 에 대해 회생 저항 (63) 의 저항값을 증가시키는 (회생 저항 (63) 을 접속하는) 동작을 실시함과 함께, 전력 공급 배선 (61) 의 전압이 제 2 기준 전압 이하인 경우에, 전력 공급 배선 (61) 에 대해 회생 저항 (63) 의 저항값을 감소시키는 (회생 저항 (63) 을 비접속으로 하는) 동작을 실시함으로써, 모터 (30) 가 정지할 때까지 다이내믹 브레이크의 제동력을 감소시키는 피드백 제어를 실시하도록 구성되어 있다. 이것에 의해, 회생 저항 제어 회로부 (64) 에 의해 검출된 전력 공급 배선 (61) 의 전압이 제 2 기준 전압을 초과한 경우에, 전력 공급 배선 (61) 에 대해 회생 저항 (63) 이 접속되므로, 전력 공급 배선 (61) 의 전압을 저하시킬 수 있다. 또한, 전력 공급 배선 (61) 의 전압이 제 2 기준 전압 이하인 경우에, 전력 공급 배선 (61) 에 대해 회생 저항 (63) 이 비접속으로 되므로, 전력 공급 배선 (61) 의 전압을 상승시킬 수 있다. 이것에 의해, 모터 (30) 에 의해 발전되는 전력의 전압을, 용이하게 제 2 기준 전압에 따른 전압에 가까운 전압으로 유지할 수 있다.

또한, 본 실시형태에서는, 상기한 바와 같이, 회생 저항 회로부 (60) 는, 전력 공급 배선 (61) 에 대한 회생 저항 (63) 의 접속 상태와 비접속 상태를 전환하는 트랜지스터 (Tr1) 를 추가로 포함하고, 회생 저항 회로부 (60) 는, 비상 정지시에 모터 (30) 를 정지시킬 때에, 제 2 기준 전압에 기초하여, 트랜지스터 (Tr1) 의 온 동작과 오프 동작을 교대로 반복함으로써, 전력 공급 배선 (61) 에 대한 회생 저항 (63) 의 접속 동작과 비접속 동작을 교대로 반복함으로써, 모터 (30) 가 정지할 때까지 다이내믹 브레이크의 제동력을 감소시키는 제어를 실시하도록 구성되어 있다. 이것에 의해, 트랜지스터 (Tr1) 의 온 동작과 오프 동작을 전환하는 것만으로, 용이하게, 전력 공급 배선 (61) 에 대한 회생 저항 (63) 의 접속 상태와 비접속 상태를 전환할 수 있다.

또, 본 실시형태에서는, 상기와 같이, 제 2 기준 전압은 변경 가능하게 구성되어 있다. 이것에 의해, 인간형 로봇 (100) 의 허리 관절 (10a), 팔꿈치 관절 (10b), 무릎 관절 (10c), 어깨 관절 (10d), 고관절 (10e) 및 족관절 (10f) 에 형성되는 모터 (30) 의 사양에 따라 제 2 기준 전압을 변경할 수 있으므로, 모터 (30) 등의 사양에 따라, 적절하게 다이내믹 브레이크의 제동력을 감소시킬 수 있다.

또한, 본 실시형태에서는, 상기한 바와 같이, 회생 저항 (63) 은, 허리 관절 (10a), 팔꿈치 관절 (10b), 무릎 관절 (10c), 어깨 관절 (10d), 고관절 (10e) 및 족관절 (10f) 마다 형성되어 있는 복수의 모터 (30) 에 대해 공통으로 형성되어 있고, 회생 저항 회로부 (60) 는, 비상 정지시에 모터 (30) 를 정지시킬 때에, 복수의 모터 (30) 에 대해 공통으로 형성되어 있는 회생 저항 (63) 의 전력 공급 배선 (61) 에 대한 저항값을 변화시킴으로써 (접속 동작과 비접속 동작을 교대로 반복한다), 복수의 모터 (30) 에 대한 다이내믹 브레이크의 제동력을 일괄하여 제어하도록 구성되어 있다. 이것에 의해, 복수의 모터 (30) 에 대해서 개별적으로 회생 저항 (63) 을 형성하는 경우와 달리, 인간형 로봇 (100) 의 회생 저항 회로부 (60) 를 구성하는 부품 점수의 증가 및 회생 저항 회로부 (60) 의 회로 구성의 복잡화를 억제할 수 있으므로, 인간형 로봇 (100) 의 소형화를 도모할 수 있다.

또한, 본 실시형태에서는, 상기한 바와 같이 검출된 전력 공급 배선 (61) 의 전압에 기초하여, 전력 공급 배선 (61) 에 전기적으로 접속 가능하게 구성되어 모터 (30) 의 회전에 의해 발생하는 전기 에너지를 회생 저항 (63) 에 의해 소비함으로써 다이내믹 브레이크를 작동시키는 회생 저항 회로부 (60) 에 있어서의 회생 저항 (63) 의, 전력 공급 배선 (61) 에 대한 저항값을 변화시킴으로써, 다이내믹 브레이크의 제동력을 감소시키는 피드백 제어를 실시하는 스텝을 구비한다. 이것에 의해, 비상 정지시에 모터 (30) 를 정지시킬 때에, 다이내믹 브레이크의 제동력이 감소되므로, 비상 정지시에 있어서 인간형 로봇 (100) 이 강한 기세로 전도되는 것에서 기인하는 파손을 억제하는 것이 가능한 인간형 로봇 (100) 의 넘어짐 제어 방법을 제공할 수 있다. 또한, 허리 관절 (10a), 팔꿈치 관절 (10b), 무릎 관절 (10c), 어깨 관절 (10d), 고관절 (10e) 및 족관절 (10f) 이 다이내믹 브레이크의 강한 제동력에 의해 고정되는 것이 억제되므로, 허리 관절 (10a), 팔꿈치 관절 (10b), 무릎 관절 (10c), 어깨 관절 (10d), 고관절 (10e) 및 족관절 (10f) 이 고정된 상태에서 인간형 로봇 (100) 이 전도되는 것에서 기인하는 인간형 로봇 (100) 의 파손을 억제하는 것이 가능한 인간형 로봇 (100) 의 넘어짐 제어 방법을 제공할 수 있다. 또한, 암부 (5) (팔) 가 올라간 상태, 및, 무릎 (9a) 이 펴진 상태에서 관절 (어깨 관절 (10d) 및 무릎 관절 (10c)) 이 강한 제동력에 의해 고정되는 것을 억제할 수 있음과 함께, 감소된 약한 제동력에 의해 암부 (5) 가 내려간 상태 및 무릎 (9a) 이 구부려 접힌 상태 (쭈그린 자세) 로 서서히 이행하여 전도시킬 수 있으므로, 인간형 로봇 (100) 에 있어서, 전도되는 것에서 기인하는 파손을 효과적으로 억제하는 것이 가능한 인간형 로봇 (100) 의 넘어짐 제어 방법을 제공할 수 있다.

[변형예]

또한, 금회 개시된 실시형태는, 모든 점에서 예시이며 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 한다. 본 발명의 범위는, 상기한 실시형태의 설명뿐만 아니라 청구범위에 의해서 개시되며, 또한 청구범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경 (변형예) 이 포함된다.

예를 들면, 상기 실시형태에서는, 인간형 로봇 (100) 에 본 발명이 적용되는 예를 나타냈지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 인간형 로봇 (100) 이외의 동물을 모방한 2 족 보행의 로봇이나 4 족 보행 로봇 등에 본 발명을 적용해도 된다. 4 족 보행 로봇에 적용한 경우, 비상 정지에 의한 충격을 완화할 수 있으므로, 이상 정지시에 있어서의 파손을 억제할 수 있다.

또한, 상기 실시형태에서는, 전력 공급 배선 (61) 에 대해 회생 저항 (63) 의 접속 동작과 비접속 동작을 교대로 반복함으로써, 다이내믹 브레이크의 제동력을 감소시키는 제어를 실시하는 예를 나타냈지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 전력 공급 배선 (61) 에 대하여 항상 접속된 상태의 회생 저항의 저항값을 변화시킴으로써, 다이내믹 브레이크의 제동력을 감소시키는 제어를 실시해도 된다. 즉, 전력 공급 배선 (61) 의 전압이 제 2 기준 전압을 초과한 경우에, 회생 저항의 저항값을 크게 하고, 전력 공급 배선 (61) 의 전압이 제 2 기준 전압 이하인 경우에, 회생 저항의 저항값을 작게 함으로써, 다이내믹 브레이크의 제동력을 감소시키는 제어를 실시해도 된다.

또한, 상기 실시형태에서는, 본 발명의 「저항 성분」으로서 회생 저항 (63) 이 사용되는 예를 나타냈지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 본 발명의 「저항 성분」으로서 반도체 소자에 의한 저항 성분을 사용해도 된다.

또한, 상기 실시형태에서는, 인간형 로봇 (100) 에 미리 형성되는 회생 에너지를 소비하는 회생 저항 (63) 을 사용하여 다이내믹 브레이크를 작용시키는 예를 나타냈지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 회생 에너지를 소비하는 회생 저항 (63) 과는 별개로, 다이내믹 브레이크를 작용시키기 위한 전용의 저항을 형성해도 된다. 이 경우, 그러한 전용의 저항을 갖는 저항 회로부를 회생 저항 회로부와는 별개로 형성해도 된다.

또한, 상기 실시형태에서는, 전력 공급 배선 (61) 에 대해 회생 저항 (63) 이 접속되는 예를 나타냈지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 모터 (30) 와 앰프 (81) 를 접속하는 배선에, 회생 저항 (63) 을 접속하도록 해도 된다.

또한, 상기 실시형태에서는, 비상 정지시에 전력 공급 배선 (61) 에 대해 회생 저항 (63) 을 접속하는 기준이 되는 제 2 기준 전압이, 통상 동작시에 회생 저항 (63) 을 작동시키는 기준이 되는 제 1 기준 전압보다 낮은 예를 나타냈지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 통상 동작시에 회생 저항 (63) 을 작동시키는 기준이 되는 제 1 기준 전압이 비교적 낮으면, 제 2 기준 전압이 제 1 기준 전압과 동등해도 된다.

또한, 상기 실시형태에서는, 비상 정지 버튼 (40) 이 사용자에 의해 압하됨으로써, 인간형 로봇 (100) 이 비상 정지되는 예를 나타냈지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 인간형 로봇 (100) 에 센서를 형성하고, 센서가 인간형 로봇 (100) 의 자세나 동작을 검지하는 것에 기초하여, 인간형 로봇 (100) 이 자동적으로 비상 정지되어도 된다. 또한, 인간형 로봇 (100) 에 이상이 발생한 경우에, 모터 (30) 가 정지할 때까지 다이내믹 브레이크의 제동력을 감소시키는 제어를 실시해도 된다.

또한, 상기 실시형태에서는, 비상 정지시에 모터 (30) 를 정지시킬 때에, 전력 공급 배선 (61) 의 전압에 기초하여, 전력 공급 배선 (61) 에 대한 회생 저항 (63) 의 접속 동작과 비접속 동작을 교대로 반복하는 예를 나타냈지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 모터 (30) 의 회전수를 검출함과 함께, 검출된 모터의 회전수에 기초하여, 전력 공급 배선 (61) 에 대한 회생 저항 (63) 의 접속 동작과 비접속 동작을 교대로 반복해도 된다.

또한, 상기 실시형태에서는, 트랜지스터 (Tr1) 가 온 동작과 오프 동작을 교대로 반복함으로써, 전력 공급 배선 (61) 에 대한 회생 저항 (63) 의 접속 동작과 비접속 동작이 교대로 반복되는 예를 나타냈지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 트랜지스터 (Tr1) 이외의 스위치부 (릴레이 등) 를 사용하여, 전력 공급 배선 (61) 에 대한 회생 저항 (63) 의 접속 동작과 비접속 동작을 교대로 반복해도 된다.

또한, 상기 실시형태에서는, 제 1 기준 전압 및 제 2 기준 전압이 변경 가능하게 구성되어 있는 예를 나타냈지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 제 1 기준 전압 및 제 2 기준 전압이 고정되어 있어도 된다.

또한, 상기 실시형태에서는, 회생 저항 (63) 이, 복수의 모터 (30) 에 대하여 공통으로 형성되어 있는 예를 나타냈지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 회생 저항 (63) 이, 복수의 모터 (30) 에 대하여 개별적으로 형성되어 있어도 된다. 이것에 의해, 허리 관절 (10a), 팔꿈치 관절 (10b), 무릎 관절 (10c), 어깨 관절 (10d), 고관절 (10e) 및 족관절 (10f) 마다 다이내믹 브레이크의 제동력을 개별적으로 제어하는 것이 가능해진다.

10a : 허리 관절 (관절)
10b : 팔꿈치 관절 (관절)
10c : 무릎 관절 (관절)
10d : 어깨 관절 (관절)
10e : 고관절 (관절)
10f : 족관절 (관절)
30 : 모터
60 : 회생 저항 회로부 (저항 회로부)
61 : 전력 공급 배선 (전력 공급 경로)
63 : 회생 저항 (저항 성분)
64 : 회생 저항 제어 회로부 (전압 검출부)
100 : 인간형 로봇 (로봇)
100a : 인간형 로봇 본체부 (로봇 본체부)
Tr1 : 트랜지스터 (스위치부)

Claims

복수의 관절을 포함하는 로봇 본체부와,
상기 복수의 관절의 각각에 형성되는 복수의 모터와,
상기 모터에 전력을 공급하는 전력 공급 경로에 전기적으로 접속 가능하게 구성되고, 상기 모터의 회전에 의해 발생하는 전기 에너지를 소비하는 저항 성분을 포함하고, 상기 저항 성분에 의해 상기 전기 에너지를 소비함으로써 다이내믹 브레이크를 작동시키는 저항 회로부를 구비하고,
상기 저항 회로부는, 이상 정지시에 상기 모터를 정지시킬 때에, 상기 전력 공급 경로에 대한 상기 저항 성분의 저항값을 변화시킴으로써, 상기 다이내믹 브레이크의 제동력을 감소시키는 제어를 실시하도록 구성되어 있는, 로봇.
제 1 항에 있어서,
상기 저항 회로부는, 이상 정지시에 상기 모터를 정지시킬 때에, 상기 전력 공급 경로에 대한 상기 저항 성분의 접속 동작과 비접속 동작을 교대로 반복함으로써, 상기 전력 공급 경로에 대한 상기 저항 성분의 저항값을 변화시켜, 상기 다이내믹 브레이크의 제동력을 감소시키는 제어를 실시하도록 구성되어 있는, 로봇.
제 1 항에 있어서,
상기 저항 회로부는, 상기 모터에 있어서 발생하는 회생 에너지를 소비하는 회생 저항을 갖는 회생 저항 회로부를 포함하는, 로봇.
제 3 항에 있어서,
상기 회생 저항 회로부는, 통상 동작시에 상기 회생 저항을 작동시키는 경우의 작동 전압보다 낮은 작동 전압으로 이상 정지시에 상기 전력 공급 경로에 대하여 상기 회생 저항을 접속하는 동작을 실시하도록 구성되어 있는, 로봇.
제 4 항에 있어서,
상기 저항 회로부는, 이상 정지 신호에 기초하여, 통상 동작으로부터 이상 정지시의 동작으로 전환하는 제어를 실시하도록 구성되어 있는, 로봇.
제 1 항에 있어서,
상기 저항 회로부는, 이상 정지시에 상기 모터를 정지시킬 때에, 상기 전력 공급 경로에 대한 상기 저항 성분의 저항값을 변화시킴으로써, 상기 모터가 정지할 때까지 상기 다이내믹 브레이크의 제동력을 감소시키는 제어를 실시하도록 구성되어 있는, 로봇.
제 6 항에 있어서,
상기 로봇 본체부는, 인간의 복수의 관절에 대응하는 상기 복수의 관절을 갖는 인간형 로봇 본체부를 포함하는, 로봇.
제 1 항에 있어서,
상기 저항 회로부는, 상기 로봇 본체부의 넘어짐을 제어할 때에, 상기 전력 공급 경로에 대한 상기 저항 성분의 저항값을 변화시킴으로써, 상기 모터가 정지할 때까지 상기 다이내믹 브레이크의 제동력을 감소시키는 제어를 실시하도록 구성되어 있는, 로봇.
제 1 항에 있어서,
상기 전력 공급 경로의 전압을 검출하기 위한 전압 검출부를 추가로 구비하고,
상기 저항 회로부는, 이상 정지시에 상기 모터를 정지시킬 때에, 상기 전압 검출부에 의해 검출된 상기 전력 공급 경로의 전압에 기초하여, 상기 전력 공급 경로에 대한 상기 저항 성분의 저항값을 변화시킴으로써, 상기 모터가 정지할 때까지 상기 다이내믹 브레이크의 제동력을 감소시키는 피드백 제어를 실시하도록 구성되어 있는, 로봇.
제 9 항에 있어서,
상기 저항 회로부는, 이상 정지시에 상기 모터를 정지시킬 때에, 상기 전압 검출부에 의해 검출된 상기 전력 공급 경로의 전압과 소정의 기준 전압의 비교에 기초하여, 상기 전력 공급 경로에 대한 상기 저항 성분의 저항값을 변화시킴으로써, 상기 모터가 정지할 때까지 상기 다이내믹 브레이크의 제동력을 감소시키는 피드백 제어를 실시하도록 구성되어 있는, 로봇.
제 10 항에 있어서,
상기 저항 회로부는, 이상 정지시에 상기 모터를 정지시킬 때에, 상기 전압 검출부에 의해 검출된 상기 전력 공급 경로의 전압이 상기 소정의 기준 전압을 초과한 경우에, 상기 전력 공급 경로에 대하여 상기 저항 성분의 저항값을 증가시키는 동작을 실시함과 함께, 상기 전력 공급 경로의 전압이 상기 소정의 기준 전압 이하인 경우에, 상기 전력 공급 경로에 대하여 상기 저항 성분의 저항값을 감소시키는 동작을 실시함으로써, 상기 모터가 정지할 때까지 상기 다이내믹 브레이크의 제동력을 감소시키는 피드백 제어를 실시하도록 구성되어 있는, 로봇.
제 10 항에 있어서,
상기 저항 회로부는, 상기 전력 공급 경로에 대한 상기 저항 성분의 접속 상태와 비접속 상태를 전환하는 스위치부를 추가로 포함하고,
상기 저항 회로부는, 이상 정지시에 상기 모터를 정지시킬 때에, 상기 소정의 기준 전압에 기초하여, 상기 스위치부의 온 동작과 오프 동작을 교대로 반복하는 것에 의해, 상기 전력 공급 경로에 대한 상기 저항 성분의 접속 동작과 비접속 동작을 교대로 반복함으로써, 상기 모터가 정지할 때까지 상기 다이내믹 브레이크의 제동력을 감소시키는 제어를 실시하도록 구성되어 있는, 로봇.
제 10 항에 있어서,
상기 소정의 기준 전압은, 변경 가능하게 구성되어 있는, 로봇.
제 1 항에 있어서,
상기 저항 성분은, 상기 복수의 관절마다 형성되어 있는 상기 복수의 모터에 대하여 공통으로 형성되어 있고,
상기 저항 회로부는, 이상 정지시에 상기 모터를 정지시킬 때에, 상기 복수의 모터에 대하여 공통으로 형성되어 있는 상기 저항 성분의 상기 전력 공급 경로에 대한 저항값을 변화시킴으로써, 상기 복수의 모터에 대한 상기 다이내믹 브레이크의 제동력을 일괄하여 제어하도록 구성되어 있는, 로봇.
인간의 복수의 관절에 대응하는 복수의 관절을 포함하는 인간형 로봇 본체부와,
상기 복수의 관절의 각각에 형성되는 복수의 모터와,
상기 모터에 전력을 공급하는 전력 공급 경로에 전기적으로 접속 가능하게 구성되고, 상기 모터의 회전에 의해 발생하는 전기 에너지를 소비하는 저항 성분을 포함하고, 상기 저항 성분에 의해 상기 전기 에너지를 소비함으로써 다이내믹 브레이크를 작동시키는 저항 회로부를 구비하고,
상기 저항 회로부는, 이상 정지시에 상기 모터를 정지시킬 때에, 상기 전력 공급 경로에 대한 상기 저항 성분의 저항값을 변화시킴으로써, 상기 다이내믹 브레이크의 제동력을 감소시키는 제어를 실시하도록 구성되어 있는, 인간형 로봇.
복수의 관절을 포함하는 로봇의 이상 정지시에 있어서의 넘어짐 제어 방법으로서,
상기 복수의 관절의 각각에 형성되는 복수의 모터에 전력을 공급하는 전력 공급 경로의 전압을 검출하는 스텝과,
검출된 상기 전력 공급 경로의 전압에 기초하여, 상기 전력 공급 경로에 전기적으로 접속 가능하게 구성되고 상기 모터의 회전에 의해 발생하는 전기 에너지를 저항 성분에 의해 소비함으로써 다이내믹 브레이크를 작동시키는 저항 회로부에 있어서의 상기 저항 성분의, 상기 전력 공급 경로에 대한 저항값을 변화시킴으로써, 상기 다이내믹 브레이크의 제동력을 감소시키는 피드백 제어를 실시하는 스텝을 구비하는, 로봇의 넘어짐 제어 방법.