WO2000032360A1

WO2000032360A1 - Robot et son procede de commande

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Publication number: WO2000032360A1
Application number: PCT/JP1999/006588
Authority: WO
Inventors: Seiichi Takamura
Original assignee: Sony Corporation
Priority date: 1998-11-30
Filing date: 1999-11-25
Publication date: 2000-06-08
Also published as: EP1155787A1; EP1155787B1; CN1309597A; EP1155787A4; KR100610235B1; US6374157B1; CN1127402C; KR20010025103A; JP4517509B2

Description

明細書ロボット装置及びその制御方法技術分野

本発明は、ロボット装置及びその制御方法に関し、例えば自然な動作をするロボット装置及びその制御方法に適用して好適なものである。背景技術

従来より、ロボット装置に自然な動作を行わせるための様々な提案がなされている。

例えば、実開平 5— 7 2 6 3 0号公報において、運動体に取り付けられた加速度センサから計測される信号にハイパスフィル夕処理を施して得られる電圧が、所定の閾値よりも大きいかを判定することによって運動体が走行中であるか停止中であるかを判定する運動体の運動停止センサがある。

ところがかかる運動体の運動停止センサでは、加速度センサが運動体の進行方向の一ヶ所にしか取り付けていないため、傾斜面の移動や回転運動について判定することができない問题があった。また、特開平 1 0— 1 1 3 3 4 3号公報において、動作及び行動の認識方法、装置及びシステムが提案されている。かかるシステムは、被検者に取り付けられた測定器から得られる信号を周波数変換して特徴量を算出し、算出された特徴量とデータベースとの相関をとることによって、動作や行動を認識するものである。しかしながらこのような認識方法、装置及びシステムによると、デ—夕ベースが不十分だったり不適切だった場合には正しい認識をすることができず、また、このようなことを回避するために十分なデータベースを作ろうとしても、多大な時間、専門知識、経験が必要となる問題があった。

発明の開示

本発明は、上述したような従来の実情に鑑みてなされたものであり、容易に傾斜面の移動や回転運動等の自らの状況について認識して、自ら行動することができるロボット装置及びその制御方法を提供するものである。

すなわち、ロボット装置は、加速度センサ及び/又はジャイロセンサによって加速度及び/又は回転角速度を検出する検出手段と、検出手段で検出された信号を時系列的に時系列信号として記憶する記憶手段と、記憶手段に記憶された時系列信号から特定情報を算出する算出手段と、算出手段で算出された特定情報から自己の状態を認識する認識手段と、認識手段と認識された自己の状態に基づいて行動を出力する出力手段とを備える。

これにより、ロボット装置では、検出された加速度や回転角速度を用いて特定情報を算出し、算出された特定情報に基づいて自己の状態を自動的に認識して行動を起こす。

さらに、ロボット装置は、認識手段が認識した自己の状態が持ち上げられた状態であった場合には、外部に作用する所定の可動部の動作を停止させるようにする。

これにより、ロボット装置では、外部に作用する可動部が動作することに起因するユーザの怪我の発生を未然に防止することができる。

また、ロボット装置の制御方法は、加速度センサ及び/又はジャィ口センサによって加速度及び/又は回転角速度を検出する第 1のステップと、検出により得られた信号を時系列的に時系列信号として記憶する第 2のステップと、記憶した時系列信号から特定情報を算出する第 3のステップと、算出した特定情報から自己の状態を認識する第 4のステヅプと、認識した自己の状態に基づいてロボット装置の行動を制御する第 5のステップとを有する。

これにより、ロボット装置の制御方法は、自己の状態を自動的に認識してロボット装置の行動を制御することによって、自己の状態変化に応じてロボット装置の行動を制御する。

さらに、ロボット装置の制御方法は、認識手段が認識した自己の状態が持ち上げられた状態であった場合には、外部に作用する所定の可動部の動作を停止させるようにする。

これにより、ロボット装^の制御方法は、外部に作用する可動部が動作することに起因するユーザの怪我の発生を未然に防止することができる。図面の簡単な説明

図 1は、本発明を適用したロボット装置の構成を示すブロック図である。

図 2は、ロボット装置の外観斜視図である。

図 3は、ロボット装置が歩行しているときの状態説明に供する略線図である。図 4は、状態認識処理手順を示すフローチヤ一トである。

図 5は、ロボット装置の各極状態における分散値の説明に供する特性曲線図である。

図 6は、ノィズによる状態の認識の説明に供する特性曲線図である。

図 7は、ロボット装置が持ち上げられたときの状態説明に供する略線図である。

図 8は、ロボット装置が下ろされたときの状態説明に供する略線図である。

図 9は、ロボット装置が歩行を再開したときの状態説明に供する略線図である。

図 1 0は、動作抑制処理手順を示すフローチャートである。

図 1 1 ( A ) 及び図 1 1 ( B ) は、手足の関節機構を示す略線図である。

図 1 2は、行動復帰処理手順を示すフローチヤ一トである。

図 1 3は、加速度センサによる状態の検出の説明に供する特性曲線図である。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の一実施の形態を、図面を用いて詳述する。

( 1 ) 本実施の形態によるロボット装置の構成

図 1に示すように、本実施の形態であるロボット装置 1は全体が構成され、システム全体を制御する中央処理演算部（Central Proc ess ing Unit ：以下、「C P U」という。） 1 1 と、例えば C C D ( Charge Coupled Device ) イメージセンサを有するビデオカメラ 12と、ビデオカメラ 12からのビデオデータ等を記憶する記憶部 13と、シリアルバスのホストコントロ一ラ等を 1つにまとめた大規校染嵇回路（Large- Scale Integrated Circuit ：以下、「L S I」という。 ) 14とを備える。

L S I 14は、例えばシリアル通信、パラレル通信、 U S B通信等のィン夕一フェースからなる通信部 14 Aを有し、この通信部 1 4 Aを介して外部のパーソナルコンピュータ 100と接続される。このとき、パーソナルコンピュータ 100は、 L S I 14を介して、例えば CPU 1 1を動作させるプログラムを変更したり、その操作を行うことができる。

L S I 14は、 P Cカードインターフェース 1 5を有し、 PC力ード規格等の様々なデバイス、例えば AT A (Advanced Technolog y Attachment) フラッシュメモリ力一ド等の記憶装置 200や無線通信力一ド等の通信装置 300と接続される。

L S I 14は、リアルタイムの時間情報を得るための図示しない夕イマと、バッテリ一の残量の管理や夕イマと連係してある時間にパワーオンとする等の制御を行うための図示しないバッテリーマネ —ジャを備える。

また、ロボット装置 1は、手足、耳、口等を構成する第 1から第 4の CP C (Configurable Physical Component ) デバイス 20、 30、 40、 50を備える。各 C P Cデバイスは、 L S I 14内のシリアルバスハブ（ S B H) 14 Bに接続されている。ここでは、 C P Cデバイスを 4つ示しているが、その数は特に限定されるものではないのは勿論である。

第 1の C P Cデバイス 20は、 L S I 14からの制御命令に応じて当該デバイス内の各回路を制御するハブ 2 1 と、制御信号や検出信号等を一時記憶しておくメモリ 2 2と、加速度を検出する加速度センサ 2 3と、ポテンショメ一夕（Potentiometer ) 24と、関節 ^の役割を果たすァクチユエ一夕 2 5とを備える。加速度センサ 2 3は、数十ミリ秒単位で 3軸（X軸、 Y軸、 Z軸）方向の加速度をそれぞれ検出し、この検出結果を、ハブ 2 1、シリアルバスハブ 1 4 Bを介して、 CPU 1 1に供給する。

第 2の C P Cデバイス 30は、ハブ 3 1と、メモリ 3 2と、回転角速度を検出するジャィ口センサでなる回転角速度センサ 3 3と、ポテンショメ一夕 34と、ァクチユエ一夕 3 5とを備える。回転角速度センサ 3 3は、数十ミリ秒単位で 3角（R角、 P角、 Y角）方向の回転角速度を検出し、この検出結果を、ハブ 3 1、シリアルバスハブ 1 4 Bを介して L S I 1 4に供給する。

第 3の C P Cデバイス 40は、ハブ 4 1と、メモリ 4 2と、例えば発光することによって外部から刺激を受けたことを示す発光ダイオード（L ED) 43と、外部を接触したか否かを検出する夕ヅチセンサ 44とを備える。

第 4の C P Cデバイス 50は、ハブ 5 1と、メモリ 5 2と、外部に音声を出力する「口」の役割を果たすスピーカ 5 3と、外部の音声を検出する「耳」の役割を果たすマイス 54とを備える。

ロボット装置 1の外観は、例えば図 2に示すように、多足歩行口ボットからなる。すなわち、ロボット装置 1は、多足方向の多関節型ロボッ卜であって、 4本の足 2を有する動物の形をしている。そして、図 3に示すように、このようなロボット装置 1が歩行しているときは、 CPU 1 1は、具体的には、図 4に示す状態認識処理手順 R T 1に従ってロボット装置 1の状態を監視する。

すなわち C P U 1 1は、この状態認識処理手順 R T 1をステップ S P 0において II始すると、続くステップ S P 1において加速度センサ 2 3や回転角速度センサ 3 3が検出した加速度情報、回転角速度情報を受け取り、この後ステップ S P 2に進んでこれら加速度情報、回転角速度情報を時系列的に記憶部 1 3に記憶させる。

次いで C P U 1 1は、ステップ S P 3に進んで記憶部 1 3に記憶させた時系列信号から特定情報を算出する。例えば C P U 1 1は、記憶部 1 3に記憶された'加速度センサ 2 3の時系列信号から、 3軸分（X軸、 Y軸、 Z軸）の総和をとつたものを加速度センサ 2 3における代表分散値を算出する。 C P U 1 1は、同様に、必要に応じて、回転角速度センサ 3 3の時系列信号からも、 3角分（R角、 P 角、 Y角）の総和をとつた代表分散値を算出する。

次いで C P U 1 1は、ステップ S P 4に進み、この算出した分散値等の特定情報を判定する。

ここで、加速度センサ 2 3や回転角速度センサ 3 3の検出出力の分散値の一例を図 5に示す。分散値は、ロボット装置 1が地面上を行動しているときが最も大きく、それが持ち上げられたとき、持ち下ろされたときの順に小さくなる特性を有する。したがって、状態変化の閾値を適切に設定することによって、分散値に基づいてロボット装置 1が歩いているか、それが持ち上げられたか、それが持ち下げられたかを判断することが可能になる。図 5によると、 C P U 1 1は分散値が (5 2以上のときは地面を行動中、分散値が ά 1以上 5 2未満のときは持ち上げ、分散値が (5 1未満のときは持ち下ろしをしていると判断することができる。なお、このような具体的な判断については、後述するステツプ S P 5以降で行われる。

また C P U 1 1は、ノイズによる分散値の急激な変化によって状態の変化を誤認識してしまうこともある。 C P U 1 1は、このような誤認識を防止するために、図 6に示すように、分散値と閾値 5 3 との関係を判定し、連続して所定時間以上、分散値と閾値 (5 3 との関係が一定の場合には、実際に状態変化が生じたとみなしている。例えば、 C P U 1 1は、予め所定時問 Tを設定しておき、時間 T 1 ( < T ) の間だけ分散値が閾値 5 3を越えたときはノイズによる誤認識と判断し、時間 T 2 ( > T ) の問に分散値が閾値 (5 3を越えたときは状態が変化したと正しく認識することができる。これにより、ノイズに対して口バス卜な誤認識機能を実現することができる。なお、閾値 (5 3は、上述した 5 3又は ά 2に相当する。

さらに C P U 1 1は、常時、加速度センサ 2 3の分散値を算出しているが、必要に応じて回転角速度センサ 3 3の分散値も併せて算出している。これにより、 C P U 1 1の処理負担をあまり増大させることなく、認識の口バスト性を向上させることができる。

具体的には、加速度代表分散値の変化よりジャィ口代表分散値の変化の方が顕著な姿勢変化又は動作を検出する場合には、加速度センサ 2 3だけではなく回転角速度センサ 3 3の検出出力を併用するのが好ましい。すなわち、静止/低速運動時や並進運動成分が多い場合には主に加速度センサ 2 3からの情報が重要であり、逆に、高速運動時や回転運動成分が多い場合には回転角速度センサ 3 3からの情報が重要となる。したがって、検出すべき行為が高速運動の場合や回転運動成分が多い場合には、回転角速度センサ 3 3からの情報を併用する時問を多くすればよい。続いて C P U 1 1は、ステップ S P 5に進んで、特定情報が「地面行動中」の特性であるか否かを判定し、肯定結果を得るとステツプ S P 6に進み、当該ロボット装置 1は地面を行動中であると認識して、そのまま歩行動作を続けるように第 1の C P Cデバイス 2 0 等の各 C P Cデバイスを制御した後、ステップ S P 1に戻る。

これに対して C P U 1 1は、ステップ S P 5において否定結果を得ると、ステップ S P 7に進んで特定情報が「抱き上げられたとき持ち上げられたとき」の特性であるか否かを判定し、肯定結果を得るとステップ S P 8に進む。なおこのときロボット装置 1は、図 7 に示すように、ユーザに抱きかかえられている状態になっている。そして C P U 1 1は、このステップ S P 8において当該ロボット装置 1が抱き上げられたと認識し、歩行動作を中止しておとなしくなるように第 1の C P Cデバイス 2 0等の各 C P Cデバイスを制御した後、ステップ S P 1に戻る。

これに対して C P U 1 1は、ステップ S P 7において否定結果を得ると、ステップ S P 9に進んで特定情報が「持ち下ろされたとき」の特性であるか否かを判定し、肯定結果を得るとステップ S P 1 0に進み、否定結果を得るとステップ S P 1に戻る。

そして C P U 1 1は、ステップ S P 1 0に進んだ場合、当該ロボット装置 1が持ち下ろされたと認識し、この後、図 8に示すように、夕ツチセンサ 4 4等の検出出力から地面に置かれたことも認識すると、図 9に示すように歩行動作を再開するように第 1の C P Cデバイス 2 0等の各 C P Cデバイスを制御した後、ステップ S P 1に戻る。

ここで、夕ツチセンサ 4 4は、例えば、外部との接触を検出する接触センサ或いは圧力を感知する感圧センサであり、地面（床面）との接触状態を検出している。このように、地面との接触状態を検出する検出手段の検出結果をも参照し、上述した加速度センサによる加速度やジャイロセンサからの回転角速度に基づいて抱き上げられた等のロボット装置の状態を認識する手段に取り得れることで、より信頼性の高い認識結果を得ることができる。

すなわち、例えば、抱き上げられた場合は、足先が地面から離れるため、足先の接触スィッチは必ず 0 F Fになっているので、この情報を加速度や回転速度の変化と同様に監視することで、抱き上げられたことの検出や持ち下ろされたことの検出の能力を向上させることができる。

( 2 ) 抱き上げ認識時及び持ち下げ認識時における C P U 1 1の具体的な処理

ここで C P U 1 1は、ロボット装置 1が抱き上げられると図 1 0 に示す動作抑制処理手順 R T 2に従ってロボット装置 1の動作を抑制する。

すなわち C P U 1 1は、状態認識処理手順 R T 1のステップ S P 8においてロボット装置 1が抱き上げられたと認識すると、この動作抑制処理手順 R T 2をステップ S P 2 0において開始し、続くステツプ S P 2 1において L S I 1 4内部の対応するサーボ系の回路や対応する C P Cデバイスを制御することにより、ロボット装置 1 の各足 2の動きを停止させる（対応する関節機構のァクチユエ一夕 2 5に対する制御ゲインを「 0」にする）と共に各足 2の機械的な拘束を開放させて、これら足 2を脱力させる。

実際上このロボット装置 1では、図 1 1 ( A ) に示すように、各足 2の各関節機構 6 0がそれぞれァクチユエ一夕（モ一夕） 2 5の出力軸に固着されたギアを圧縮コィルばね 6 2の弾性力によって減速ギア列 6 3に喃み合わせることにより構成されている。この場合ァクチユエ一夕 2 5は電磁プランジャ 6 4を駆動することにより図 1 1 ( B ) のように矢印 a方向に移動させることができ、これによりギア 6 1 と、減速ギア列 6 3との嚙み合わせを閲放できるようになされている。

そこで C P U 1 1はステップ S P 2 1において、各足 2の全関節機構のァクチユエ一夕 2 5について、駆動電圧の印加を停止させる一方、対応する電磁プランジャ 6 4を駆動させることにより、ァクチユエ一夕 2 5の静止トルクに起因する各足 2の機械的な拘束を開放し、これによりロボット装置 1の全ての足 2を脱力させて、当該ロボット装置 1をユーザが抱きかかえ易い状態に変化させる。

続いて C P U 1 1は、ステップ S P 2 2に進んで L S I 1 4内部の対応するサ一ボ系の回路を制御することにより首 3 (図 2 ) や尻尾 4 (図 2 ) の動きを遅くし、この後ステップ S P 2 3に進んで L S I 1 4内部の対応する回路を制御することにより、「目」の役割を果たす L E D 5 (図 2 ) を消灯させると共にスピーカ 5 4 (図 1 ) からの音声出力（鳴き声）の音量を絞る。

次いで C P U 1 1は、ステップ S P 2 4に進んでそのとき保持している状態や学習に関する各種パラメ一夕等のデ一夕を P Cカードイン夕一フェース 1 5を介して記憶装置 2 0 0に書き込む。

さらに C P U 1 1は、続くステップ S P 2 5においてこれ以降の記憶装 S 2 0 0に対するデータの読書きを禁止し、この後ステップ S P 2 6に進んでこの動作抑制処理手順 R T 2を終了した後、状態認識処理手顺 R T 1のステツプ S Ρ 1に戻る。

一方 C P U 1 1は、この後口ボット装置 1が持ち下げられると図 1 2に示す行動復帰処理手順 R T 3に従ってロボット装置 1の行動を復帰する。

すなわち C P U 1 1は、状態認識処理手順 R Τ 1のステップ S Ρ 1 0においてロボット装置 1が持ち下げられたと認識すると、この行動復帰処理手顺 R Τ 3をステップ S Ρ 3 0において開始し、続くステツプ S Ρ 3 1において記憶装置 2 0 0に対するデータの読書きの許可を発行する。また C P U 1 1は、これと共に対応する C P C デバイスを制御することにより、各足 2を機械的に拘束（図 1 1の電磁ブランジャ 6 4の駆動を停止）する。

次いで C P U 1 1は、ステップ S Ρ 3 2に進んで L S I 1 4内部の対応する回路を制御することにより、スピーカ 5 3 (図 1 ) から所定パターンの音声を出力し、「目」に相当する L E D 5を点灯し及び/又は尻尾 4を動作させるようにして、動作が復帰したことをユーザに知らせる。

そして C P U 1 1は、続くステップ S Ρ 3 4において必要なデ一夕を記憶装置 2 0 0から読み出し、当該デ一夕に基づいて L S I 1 4内部の対応するサーボ系の回路を制御することにより各足 2の動作を再開させ、この後ステップ S Ρ 3 5に進んでこの行動復帰処理 R Τ 3を終了した後、状態認識処理手順 R Τ 1のステツプ S Ρ 1に戻る。

( 3 ) 本実施の形態の動作及び効果

以上の構成において、このロボット装置 1では、加速度センサ 2 3及び/又は回転角速度センサ 3 3により検出された加速度情報及び/又は回転角速度情報を時系列的に記憶部 1 3に記憶させると共に、この加速度情報及び/又は回転角速度情報に基づいて分散値等の特定情報を算出し、検出結果に基づいて己の状態を認識し、認識結果に基づいて行動する。

従ってこのロボット装置 1では、ユーザが当該ロボット装置 1を抱き上げたり、それを持ち下ろしたことを当該ロボット装置 1に明示的に情報として与える必要がない。そしてこのようにロボット装置 1 自らが自動認識し得るようにすることによって、より自然な口ボットと人間のィン夕ラクションを実現することができる。

また周囲の環境や第三者から当該ロボット装置 1に外力が働いた場合には、特定情報の変動を認識することができるので、外力に応じた反応（行動、音声、音階等の出力）を行うことができ、知的ェン夕一ティメント性の高いロボット装置 1を構築することができる。さらに目標の姿勢や行動を実際に遂行できたか否かについて特定情報を関することによって判断することができるので、これを利用して当該ロボット装置 1の行動の正否を検出することもできる。またこのロボット装置 1では、抱き上げられたときには、各足 2 の動きを停止させるなど当該ロボット装置 1の動作を抑制する一方、この後持ち下げられたときには各足 2の動きを再開させて行動を復帰する。

従ってこのロボット装置 1では、ユーザが当該ロボッ卜装置 1を抱き上げたときに当該ロボット装置 1の足 2の関節や足 2と胴体との間などに指を挟めたり、又はロボット装置 1の動作に驚いてロボット装置 1を自分の足の上に落としたりすることによるユーザの怪我の発生を防止しながら、当該ロボット装置 1を抱き上げたユーザに対して恭順感ゃ親和感な印象を与えて使用感を快適にすることができる。

さらにこのロボット装歡 1では、抱き上げられたときには記憶装置 2 0 0に対するデータの読書きを禁止するため、例えば記憶装置 2 0 0に対するデータの ϋ%み書き処理時にユーザが当該ロボット装置 1 を落としたことに起因する記憶装置 2 0 0内のデ一夕の破壊や記憶装置 2 0 0に対する不正データの書き込み等を未然に防止することができる。

以上の構成によれば、加速度センサ 2 3及び/又は回転角速度センサ 3 3により検出された加速度情報及び/又は回転角速度情報を時系列的に記憶部 1 3に記憶させると共に、この加速度情報及び/ 又は回転角速度情報に基づいて分散値等の特定情報を算出し、検出結果に基づいて自己の状態を認識し、認識結果に基づいて行動するようにしたことにより、自己の状態変化に応じて行動を制御するようにすることができ、かくして容易に傾斜面の移動や回転運動等の自らの状況について認識して、自ら行動することができるロボット装置を実現できる。

また抱き上げられたときにロボット装置 1の動作を抑制するようにしたことにより、抱き上げ時のロボット装置 1の動作に起因するユーザの怪我の発生を未然に防止することができ、かくして安全性及びアミューズメント性を向上させ得るロボット装置を実現できる。

( 4 ) 他の実施の形態

なお本発明の上述の実施の形態においては、ロボット装置 1の各センサの検出出力の分散値に基づいてロボット装置 1 自身の歩行、持ち上げ、持ち下げの 3つの状態を認識するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えばその他の行動パターンに対応する分散値やディジタルフィル夕の周波数に特性がある場合には、該その他のパターンも同様にして認識するようにしても良い。

また上述の実施の形態においては、特定情報の算出として、分散値やディジタルフィル夕から出力される周波数特性を用いるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、ロボット装置

1の行動パターンに対応する特性を算出する手法が他に存在すれば、当該他の手法の特性を用いても良い。

さらに上述の実施の形態においては、状態認識処理手順 R T 1のステップ S P 3において分散値を用いる場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば加速度センサ 2 3及び回転角速度センサ 3 3の検出出力に対してディジ夕ルフィル夕を用いるようにしても良い。

実際上、ディジタルフィル夕は、時系列信号の特定周波数成分のみを取り出すことが可能であり、適切な周波数を設定することによつて、ロボット装置 1の行動中の周波数成分、持ち上げられたときの周波数成分、持ち下ろされた時の周波数成分をそれぞれ分離することができる。周波数の定性的な関係として、行動中の周波数が最も高く、持ち上げられたときの周波数、持ち下げられたときの周波数の顺に周波数が低くなる。

そこでディジタルフィル夕を用いたときのこれらの性質を利用し、分散値を用いた場合と同様に適切な閾値を設定することによって、ロボット装置 1 自身の状態を認識することができる。

さらに上述の実施の形態においては、抱き上げられたときには各足 2の動きを停止させるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、抱き上げられたときには例えば伏せの姿勢に各足

2を折り曲げるなど、その姿勢をユーザが抱き易い姿勢に遷移させるようにしても良く、このようにすることによって快適感をより向上させることができる。

さらに上述の実施の形態においては、抱き上げられたときには各足 2の動きを停止させるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば本発明をユーザの使用状況に応じて学習しながら性格を変化させるようなアミュ一ズメントロボッ卜に適用する場合には、抱き上げられたときにその性格によって行動パ夕一ンを変化させるようにしても良く、このようにすることによってアミユーズメント性を向上させることができる。

さらに上述の実施の形態においては、持ち上げられたときに各足 2の動きを停止するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、要は、本発明を適用するロボット装置の形状及び形態に応じてユーザに対して怪我を負わせるおそれのある外部に作用する可動部の動きを停止させるようにすれば良い。

さらに上述の実施の形態においては、持ち上げられたときに記憶装置 2 0 0に対するデ一夕の読書きを禁止するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えばビデオカメラ 1 2からのビデオデ一夕に基づいて、落下などの記憶装置 2 0 0にデータの読書きしていると記憶装置 2 0 0内のデ一夕を破壊するおそれがある状況を検出した場合（例えば自己の移動方向に崖と思われるェッジを検出したなど）にも記憶装置 2 0 0に対するデ一夕の読書きを禁止するようにしても良い。さらに、加速度センサ 23によるロボット装置の状態の検出については、上述の実施の形態において説明したものに限らない。例えば、次のように角速度センサ 23の出力によりロボット装置の状態を検出することもできる。

加速度センサ 23からの X軸、 Y軸、 Z軸の 3方向についての時系列信号をそれぞれサンプリングして、加速度情報として記憶する。一定時問分の時系列の加速度情報（以下、時系列情報という。 ) が記憶されたら、各軸の時系列情報毎にローパスフィル夕を施し、低周波数成分を抜き出す。そして、時刻 tにおける各軸の低周波数成分 G i ( i =x, y , ζ) から全体のノルム G (t) を（ 1 ) 式により算出する。

G(/)= V G ( ²+G>(/)²+Gz( ² . . . t丄）この G ( t ) は、ロボット装置 1を抱き上げた際に、図 13に示すような特性を示す。すなわち、一旦、 G (t ) が通常時 G。の値より減少し、その後、急激に通常値 Goを上回り、最後に通常値 G₀に落ち着く。このような G ( t ) の変化を検出することによりロボット装置 1が抱き上げられたことを検出することができる。具体的には、以下のようにして抱き上げを検出する。

(2) 式で算出される値が、ある閾値（第 1の閾値）以上になる時刻 T。と、その時刻 Toの時の G ( t ) (以下、 G !という。）とを先ず記憶する。ここで、 Goは通常値であり、通常、 9. 8 (重力加速度）である。

△ G, = G。— G (t) · · · ( 2 ) そして、時刻 T。から所定の時問△ T内に、（3) 式により値を算出する。 Δ G ₂ = G ( t ) - G . · · · ( 3 ) この（ 3 ) 式で与えられる△ G ₂がある閾値（第 2の閾値）以上になったとき、抱き上げられたとして検出することができる。

なお、このようなにして自己の状態を検出する場合においても、地面との接触状態を検出する検出手段の検出結 ¾を参照できることはいうまでもない。産業上の利用可能性

本発叨によれば、加速度センサ及び/又はジャィ口センサによつて加速度及び/又は回転角速度を検出し、検出された信号を時系列的に時系列信号として記憶し、記憶された時系列信号から特定情報を算出し、算出された特定情報から自己の状態を認識し、認識された自己の状態に基づいてロボット装置の行動を制御することによつて、容易に傾斜面の移動や回転運動の自らの状況について認識して自ら行動することができるロボット装置及びその制御方法を実現でぎる。

またこれに加えて、認識した自己の状態が持ち上げられた状態であった場合には、外部に作用する所定の可動部の動作を停止するようにしたことにより、外部に作用する可動部が動作することに起因するユーザの怪我の発生を未然に防止することができ、かくして安全性を向上させ得るロボット装置及びその制御方法を実現できる。

Claims

詰求の範囲

1 . 加速度センサ及び/又はジャィ口センサによって加速度及び/ 又は回転角速度を検出する検出手段と、

上記検出手段で検出された信号を時系列的に時系列信号として記憶する記惊手段と、

上記記惊手段に記憶された時系列信から特定情報を算出する算出手段と、

上記算出手段で算出された特定情報から自己の状態を認識する認識手段と、

上記認識手段に認識された上記自己の状態に基づいて行動を出力する出力手段と

を備えたことを特徴とするロボット装置。

2 . 上記算出手段は、上記時系列信号から分散値を算出し、上記認識手段は、上記算出手段で算出された分散値に基づいて自己の状態を認識することを特徴とする請求の範囲第 1項記載のロボット装置。

3 . 上記算出手段は、上記時系列信号にディジタルフィル夕をかけて特定の周波数成分を算出し、

上記認識手段は、上記算出手段で算出された周波数成分に基づいて 1己の状態を認識することを特徴とする請求の範囲第 1 ¾記載のロボット装置。

4 . 上記出力手段は、上記認識手段が認識した上記自己の状態が持ち上げられた状態であつた場合には、外部に作用する所定の可動部の動作を停止させることを特徴とする請求の範囲第 1項記載のロボット装置。

5 . 上記出力手段は、上記認識手段が認識した上記自己の状態が持ち上げられた状態であつた場合には、外部記憶手段に対する各種情報の読み書きを停止することを特徴とする請求の範囲第 1項記載のロボット装置。

6 . 上記出力手段は、上記認識手段が認識した上記己の状態が持ち上げられた状態であった場合には、姿勢をユーザが抱きかかえ易い所定の姿勢に遷移させることを特徴とする請求の範囲第 1頃記載のロボット装置。

7 . 地面との接触状態を検出する接触状態検出手段を備え、上記認識手段は、上記接触状態検出手段の検出結果に基づいて自己の状態を認識することを特徴とする請求の範囲第 1記載のロボット装置。

8 . 加速度センサ及び/又はジャィ口センサによって加速度及び/ 又は回転角速度を検出する第 1のステツプと、

上記検出により得られた信号を時系列的に時系列信号として記憶する第 2のステップと、

上記記憶した時系列信号から特定情報を算出する第 3のステップと、

上記算出した特定情報から自己の状態を認識する第 4のステップと、

上記認識した自己の状態に基づいてロボット装置の行動を制御する第 5のステップと

を有することを特徴とするロボット装置の制御方法。

9 . 上記第 3のステップでは、上記記憶した時系列信号から上記特定情報として分散値を算出し、

上記第 4のステツプでは、上記算出した分散値に基づいて上記自己の状態を認識することを特徴とする詰求の範囲第 8项記載のロボット装置の制御方法。

1 0 . 上記第 3のステップでは、上記記憶した時系列信号にデイジタルフィル夕をかけることによって上記特定情報として特定の周波数成分を算出し、

上記第 4のステップでは、上記算出した周波数成分に基づいて上記自己の状態を認識することを特徴とする請求の範囲第 8項記載のロボット装置の制御方法。

1 1 . 上記第 5のステップでは、上記認識した自己の状態が持ち上げられた状態であった場合には、上記ロボット装置の外部に作用する所定の可動部の動作を停止することを特徴とする請求の範囲第 8 項記載のロボット装置の制御方法。

1 2 . 上記第 5のステップでは、上記認識した自己の状態が持ち上げられた状態であつた場合には、外部記憶手段に対する各種情報の読み書きを停止することを特徴とする請求の範囲第 8項記載のロボット装置の制御方法。

1 3 . 上記第 5のステップでは、上記認識した自己の状態が持ち上げられた状態であった場合には、上記ロボット装置の姿勢をユーザが抱きかかえ易い所定の姿勢に遷移させることを特徴とする請求の範囲第 8 ¾記載のロボット装置の制御方法。

1 4 . 上記第 4のステップでは、地面との接触状態を検出して、その検出結果に基づいて自己の状態を認識することを特徴とする請求の範囲第 8記載のロボット装置の制御方法。