WO2015174155A1

WO2015174155A1 - 姿勢制御装置、ロボットおよびプログラム

Info

Publication number: WO2015174155A1
Application number: PCT/JP2015/060168
Authority: WO
Inventors: 貴裕井上
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2014-05-16
Filing date: 2015-03-31
Publication date: 2015-11-19
Anticipated expiration: 2016-11-16

Abstract

　ロボットを構成する部品等の破損を防ぐとともに駆動部の消費電流を抑制する。姿勢制御装置（１）は、駆動部（１５）の駆動位置を検出する駆動位置検出部（２２）と、駆動位置に基づいてロボット（１００）の姿勢を推定する姿勢推定部（２３）と、推定されたロボット（１００）の姿勢が待機姿勢であるか否かを判定する待機姿勢判定部（２４）と、駆動部（１５）を非駆動状態にする駆動制御部（２５）と、を備えている。

Description

姿勢制御装置、ロボットおよびプログラム

　本発明は、ロボットの姿勢を制御する姿勢制御装置、ロボットおよびプログラムに関する。

　充電時におけるロボットの姿勢を制御する技術が広く研究されている。例えば、特許文献１には、充電用コネクタを介して外部電源に接続可能なバッテリーから通電されて移動機構と作業機構を駆動する電動アクチュエータを備えた移動ロボットにおいて、充電状況の如何に関わらず、姿勢の不安定化を防止すると共に、作業機構の動作要求に応えるようにした当該移動ロボットの制御装置が開示されている。

日本国公開特許公報「特開２０１４－８５３６号公報（２０１４年１月２０日公開）」

　しかしながら、特許文献１に開示された制御装置は、充電時における移動ロボットの姿勢を安定化させるためのものであり、充電時以外で移動ロボットの姿勢の安定化が必要な場合の当該移動ロボットの姿勢を制御するものではない。したがって、前記のような場合に、例えば、移動ロボットが傾倒してしまい、当該移動ロボットを構成する部品または充電コネクタ等が破損するおそれがあった。また、移動ロボットに備えられた電動アクチュエータの電源は充電中においてもＯＮの状態であることから、当該電動アクチュエータの駆動電流の消費量が多くなり、充電効率が悪化してしまうという問題があった。

　本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、充電時を始めとするロボットの姿勢の安定化が必要な場合において、ロボットの傾倒等による当該ロボットを構成する部品等の破損を防ぐとともに、駆動部の消費電流を抑制することが可能な姿勢制御装置等を実現することにある。

　上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る姿勢制御装置は、ロボットの可動部位に設けられる駆動部の駆動を制御することにより、姿勢変更可能なロボットの姿勢を制御する姿勢制御装置であって、上記駆動部の駆動位置を検出する駆動位置検出部と、上記駆動位置検出部によって検出される上記駆動位置に基づいて、上記ロボットの姿勢を推定する姿勢推定部と、上記姿勢推定部によって推定される上記姿勢が、上記駆動部の駆動維持に係らず一定の姿勢を保持し得る待機姿勢であるか否かを判定する待機姿勢判定部と、上記待機姿勢判定部が上記待機姿勢であると判定する場合、上記駆動部を非駆動状態にする駆動制御部と、を備えている。

　本発明の一態様によれば、電動アクチュエータ等の駆動部の駆動維持に拘らず、ロボットの姿勢が不安定な状態にならないように当該ロボットの姿勢を制御することで、ロボットの傾倒等による当該ロボットを構成する部品等の破損を防ぐとともに、駆動部の消費電流を抑制することが可能な姿勢制御装置等を実現することができる。

本発明の実施形態１に係るロボットの概略構成を示すブロック図である。（ａ）および（ｂ）は、上記ロボットの概略構成および当該ロボットの充電時における姿勢の概要を示す模式図である。（ａ）および（ｂ）は、上記ロボットの待機姿勢の一例を示す概略図である。上記ロボットの待機姿勢情報と待機姿勢との対応関係を示すデータテーブルの一例である。本発明の実施形態１に係る姿勢制御装置によるロボットの姿勢の制御方法を示すフローチャートである。（ａ）および（ｂ）は、上記ロボットの待機姿勢の変形例を示す概略図である。（ａ）は、上記ロボットの非待機姿勢の一例を示す概略図である。（ｂ）は、上記ロボットが非待機姿勢から脱力状態になった場合に想定される、当該ロボットの姿勢の一例を示す概略図である。上記ロボットの非待機姿勢情報と非待機姿勢との対応関係を示すデータテーブルの一例である。（ａ）および（ｂ）は、本発明の実施形態２に係るロボットの待機姿勢の一例を示す概略図である。上記ロボットの待機姿勢情報と待機姿勢との対応関係を示すデータテーブルの一例である。（ａ）は、上記ロボットの非待機姿勢の一例を示す概略図である。（ｂ）は、上記ロボットが非待機姿勢から脱力状態になった場合に想定される、当該ロボットの姿勢の一例を示す概略図である。上記ロボットの非待機姿勢情報と非待機姿勢との対応関係を示すデータテーブルの一例である。本発明の実施形態３に係るロボットの概略構成を示すブロック図である。

　〔実施形態１〕
　以下、本発明の実施の形態について、図１～図８を参照しながら、詳細に説明する。なお、下記の実施形態においては、姿勢制御装置が２足歩行ヒューマノイドロボットに搭載されるものとして説明するが、これに限らず、例えば、アニメキャラクタの戦闘ロボットまたは動物ロボット等のロボット全般に搭載されてもよい。

　（ロボットの概要）
　まず、図２の（ａ）を参照してロボット１００の概要について説明する。図２の（ａ）は、本実施形態に係るロボット１００の概略構成を示す模式図である。

　図２の（ａ）に示すように、ロボット１００は、本体部１０１、肩部１０２、腕部１０３、脚部１０４、および足部１０５で構成される。本体部１０１は、頭部１０１ａと胴体部１０１ｂとで構成され、脚部１０４は、上脚部１０４ａと下脚部１０４ｂとで構成される。肩部１０２は肩関節部１０６を介して、脚部１０４は脚関節部１０７を介して、それぞれ胴体部１０１ｂに対して可動に接続されている。また、下脚部１０４ｂは膝関節部１０８を介して上脚部１０４ａに対して、腕部１０３は腕関節部１０９を介して肩部１０２に対して、足部１０５は足関節部１１０を介して脚部１０４に対して、それぞれ可動に接続されている。

　各関節部には、後述するサーボモータ１５ａが内蔵されており、当該サーボモータ１５ａが駆動することによって、肩部１０２、腕部１０３、上脚部１０４ａ、下脚部１０４ｂ、および足部１０５はそれぞれ可動する。

　次に、胴体部１０１ｂには、制御部２０、充電回路部１３、および後述するバッテリー部１４（図示せず）が内蔵されている。また、足部１０５を構成する足裏部１０５ａには、後述する充電接続部１２として受電コイル１２が設けられているとともに、バッテリー部１４を充電するための充電台１２ａにおける、当該足裏部１０５ａと接触する側の面（以下、「上面」とする）には、送電コイル１２ｂが設けられている。

　制御部２０は、ロボット１００を統括的に制御するものであり、姿勢制御装置１を備えている。姿勢制御装置１は、ロボット１００の姿勢を制御するための各種処理を統括するものであり、その詳細については後述する。

　充電接続部１２は、充電台１２ａの送電コイル１２ｂに流れる電流に起因して当該充電接続部１２に発生する電流を充電回路部１３に供給するものであり、本実施形態においては、充電接続部１２として受電コイルが採用されている。

　充電回路部１３は、バッテリー部１４に配線されており、当該バッテリー部１４を充電するための電気回路である。また、充電回路部１３は、脚部１０４内部に電気配線を挿通させることによって受電コイル１２にも配線される。

　（充電時におけるロボットの姿勢移行の概要）
　次に、図２の（ａ）および（ｂ）を参照して、充電時におけるロボット１００の姿勢移行の概要について説明する。図２の（ａ）および（ｂ）は、充電時におけるロボット１００の姿勢移行の概要を示す模式図である。

　図２の（ａ）に示すように、ロボット１００が充電を必要とする状態になったとき、当該ロボット１００は、受電コイル１２が送電コイル１２ｂと近接するように充電台１２ａ上に移動し、直立不動の姿勢で一旦静止する。ここで、「受電コイル１２が送電コイル１２ｂと近接する」とは、足裏部１０５ａの表面が充電台１２ａの上面と接触し、かつ、受電コイル１２が送電コイル１２ｂの上方に配置されることをいう。

　そして、当該直立不動の姿勢から、脚関節部１０７および膝関節部１０８に内蔵されたサーボモータ１５ａを駆動することによって上脚部１０４ａおよび下脚部１０４ｂが作動する。そして、ロボット１００の傾倒等の大きな姿勢変化による充電の中断が防止される充電に適した姿勢（以下、「待機姿勢」とする）に移行する。本実施形態では、待機姿勢としていわゆる体育座りの姿勢を採用する。但し、上記姿勢移行の前後において足裏部１０５ａと充電台１２ａ上面との接触を維持し充電が行えるように、足関節部１１０に内蔵されたサーボモータ１５ａが駆動する。待機姿勢に移行後は、全てのサーボモータ１５ａは電源ＯＦＦの状態、すなわち脱力状態となる。

　ここで、充電台１２ａにはＡＣアダプタ１２ｃが接続されており、当該ＡＣアダプタ１２ｃから供給された電力によって送電コイル１２ｂに電流が流れる。それに伴って、送電コイル１２ｂと近接する足裏部１０５ａの受電コイル１２にも、電磁誘導現象によって電流が流れる。そして、受電コイル１２を流れる電流は電気配線を通じて充電回路部１３、バッテリー部１４の順に流れていき、バッテリー部１４が充電される（電磁誘導方式によるワイヤレス充電）。

　（ロボットの具体的構成）
　次に、ロボット１００の具体的構成について、図１を参照しながら説明する。図１は、ロボット１００の具体的構成を示すブロック図である。

　図１に示すように、ロボット１００は、制御部２０、アンテナ部１０、受信部１１、充電接続部１２、充電回路部１３、バッテリー部１４、駆動部１５、および記憶部１６を備えている。なお、上述した構成については、ここでの説明を省略する。

　受信部１１は、アンテナ部１０を介して、送信機（図示せず）から送信された信号を受信し、当該信号を制御部２０に送信するものである。バッテリー部１４は、ロボット１００を構成する各部に電力の供給を行うものである。

　駆動部１５は、各関節部に対応する数のサーボモータ１５ａで構成される。また、サーボモータ１５ａはモータ部１５ｂとドライバ部１５ｃとを備えている。モータ部１５ｂは、当該モータ部１５ｂを構成するシャフトの回転によって生じるモータ出力を、カップリング等の伝達機構を介して肩部１０２等の各駆動部位に伝達することで、当該各駆動部位を駆動するものである。ドライバ部１５ｃは、ユーザによる特定のサーボモータ１５ａへの回転位置指令と、後述する回転情報検出部２２によって検出された当該サーボモータ１５ａの回転位置とを比較して、当該サーボモータ１５ａに流れる駆動電流を制御するものである。

　記憶部１６は、後述する姿勢推定部２３によって推定されたロボットの姿勢（以下、「推定姿勢」とする）に対応する各サーボモータ１５ａの回転位置（以下、「推定姿勢情報」）、待機姿勢に対応する各サーボモータ１５ａの回転位置（以下、「待機姿勢情報」）、および制御部２０が実行する各種の制御プログラム等を記憶するものである。記憶部１６は、例えばハードディスク、フラッシュメモリなどの不揮発性の記憶装置によって構成される。

　次に、姿勢制御装置１の具体的構成について説明する。姿勢制御装置１は、ロボット１００の姿勢を制御するものであり、待機状況検知部２１、回転情報検出部２２、姿勢推定部２３、待機姿勢判定部２４、および駆動制御部２５を備えている。

　待機状況検知部２１は、バッテリー部１４から、全てのサーボモータ１５ａの電源をＯＦＦにすべき待機状況を検知し、検知結果を回転情報検出部２２に送信するものである。ここで、待機状況とは、サーボモータ１５ａの駆動が継続することで当該サーボモータ１５ａの駆動が不意に停止し、ロボット１００の傾倒等が生ずる可能性があるほどにバッテリー部１４の電圧が低下している状況、およびロボット１００の充電が開始された状況の少なくともいずれか一方をいう。

　なお、本実施形態では、姿勢制御装置１は待機状況検知部２１を備えているが、当該待機状況検知部２１は当該姿勢制御装置１の必須の構成要素ではない。したがって、姿勢制御装置１は、ロボット１００が待機状況にあるか否かに拘らず、当該ロボット１００の姿勢を制御するものであってもよい。

　回転情報検出部２２は、待機状況検知部２１からロボット１００が待機状況であるとの検知結果を受信した場合に、シャフトの回転速度と回転位置とで示される回転情報を検出するセンサである。回転情報検出部２２としては、例えば光学式エンコーダが用いられる。光学式エンコーダは、発光ダイオード（ＬＥＤ）からの光を、スリット円盤上の位置検出パターンを通してフォトトランジスタが数十個分集積された受光素子で読み取ることで、回転情報検出用パターンを検出するものである。また、光学式エンコーダにはＣＰＵが搭載されており、当該ＣＰＵで回転情報検出用パターンを分析した結果得られた回転情報を、ドライバ部１５ｃおよび姿勢推定部２３に送信する。

　なお、本実施形態では、回転情報検出部２２として光学式エンコーダが用いられているが、これに限定される訳ではない。光学式エンコーダに代えて、例えば加速度センサを用いてもよい。

　姿勢推定部２３は、回転情報検出部２２によって得られた回転情報に基づいて、当該回転情報検出部２２の回転情報検出処理の実行時におけるロボット１００の姿勢（以下、推定姿勢とする）を推定するものである。推定方法としては、例えば、想定される複数のロボット１００の姿勢と、各サーボモータ１５ａのシャフトの回転位置および回転速度に関する情報とが対応付けられたテーブル形式のデータをあらかじめ記憶部１６に記憶させておく。そして、当該テーブル形式のデータを参照し、これと回転情報検出部２２によって得られた回転情報とを対比してロボット１００の姿勢を推定する。推定結果である上記推定姿勢情報は、記憶部１６および待機姿勢判定部２４に送信される。

　待機姿勢判定部２４は、姿勢推定部２３から受信した推定姿勢情報に基づいて、推定姿勢が待機姿勢に該当するか否かを判定し、判定結果を駆動制御部２５に送信するものである。待機姿勢判定部２４による判定方法の詳細については後述する。

　駆動制御部２５は、待機姿勢判定部２４から受信した判定結果に基づいて、各サーボモータ１５ａの駆動を制御するものである。具体的には、推定姿勢が待機姿勢に該当するとの判定結果を受信した場合、駆動制御部２５は、全てのサーボモータ１５ａが電源ＯＦＦの状態、すなわち脱力状態となるよう制御する。一方、推定姿勢が待機姿勢に該当しない、すなわち、後述する非待機姿勢に該当するとの判定結果を受信した場合、駆動制御部２５は、ロボット１００が待機姿勢、すなわち体育座り姿勢となるよう、当該待機姿勢への移行に対応するサーボモータ１５ａ（脚関節部１０７、膝関節部１０８、および足関節部１１０に内蔵されたサーボモータ１５ａ）を駆動する。そして、ロボット１００が待機姿勢に移行した後に、全てのサーボモータ１５ａが電源ＯＦＦの状態になるよう制御する。

　（待機姿勢判定部による判定方法）
　次に、待機姿勢判定部２４による判定方法について、図３および図４を参照しながら説明する。

　待機姿勢判定部２４は、待機姿勢情報を参照し、当該待機姿勢情報と推定姿勢情報とを対比して両者が一致するか否かを判定することで、推定姿勢が待機姿勢に該当するか否かを判定する（ホワイトリスト方式）。ここで、待機姿勢情報とは、ロボット１００が体育座り姿勢になっている時の各サーボモータ１５ａの回転位置をいう。なお、ホワイトリスト方式を採用する場合、推定姿勢情報以外で記憶部１６に記憶されていないロボット１００の姿勢は、全て後述する非待機姿勢とみなされる。

　ここで、図３の（ａ）および（ｂ）は、ロボット１００の待機姿勢の一例を示す概略図である。

　まず、図３の（ａ）に示すように、ロボット１００が体育座り姿勢（本実施形態における待機姿勢）の場合、当該ロボット１００が脱力状態にすると、図３の（ｂ）のような姿勢に移行するものと想定される。ここで、ロボット１００が図３の（ｂ）のような姿勢になったとしても、当該ロボット１００の姿勢が不安定になる可能性は低いことから、図３の（ａ）の姿勢を待機姿勢として、当該待機姿勢に関する待機姿勢情報が記憶部１６に記憶される。そして、当該待機姿勢情報を、推定姿勢が待機姿勢に該当するか否かを判定する際の判定基準とする。

　次に、図４は、待機姿勢情報と待機姿勢との対応関係を示すデータテーブルの一例である。

　図４のＮｏ１に示すように、駆動部１５を構成するサーボモータ１５ａがｎ個ある場合、各サーボモータ１、２、・・・、ｎのシャフトの回転位置α、β、・・・、δが、それぞれａ１、ｂ１、・・・、ｎ１の場合（待機姿勢情報）、ロボット１００は待機姿勢Ａ１にあるものと対応付けられる。そして、待機姿勢Ａ１と対応関係付けられた当該待機姿勢情報が、推定姿勢が待機姿勢に該当するか否かを判定する際の判定基準として記憶部１６に記憶される。この場合、「待機姿勢情報と推定姿勢情報とが一致する」とは、姿勢推定部２３によって推定されたロボット１００の姿勢に対応する各サーボモータ１５ａのシャフトの回転位置が、それぞれａ１、ｂ１、・・・、ｎ１になることをいう。

　なお、待機姿勢情報を構成する回転位置α、β、・・・、δは、上述のａ１、ｂ１、・・・、ｎ１のように特定の値に設定される必要はない。例えば図４のＮｏ２に示すように、回転位置α、β、・・・、δは、それぞれａ２１＜α＜ａ２２、ｂ２１＜β＜ｂ２２、・・・、ｎ２１＜δ＜ｎ２２のように一定範囲内にある値をすべて包含するよう設定されてもよい。この場合、「待機姿勢情報と推定姿勢情報とが一致する」とは、姿勢推定部２３によって推定されたロボット１００の姿勢に対応する各サーボモータ１５ａのシャフトの回転位置が、それぞれａ２１＜α＜ａ２２、ｂ２１＜β＜ｂ２１、・・・、ｎ２１＜δ＜ｎ２２の範囲内にあることをいう。

　（姿勢制御装置によるロボットの姿勢の制御方法）
　次に、図５を用いて、姿勢制御装置１によるロボット１００の姿勢の制御方法について説明する。図５は、当該制御方法を示すフローチャートである。

　図５に示すように、まず、待機状況検知部２１は、ロボット１００が全てのサーボモータ１５ａの電源をＯＦＦにすべき待機状況であることを検知した場合（ＹＥＳ）、当該待機状況である旨の検知結果を回転情報検出部２２に送信する。一方、待機状況でないことを検知した場合（ＮＯ）、待機状況検知部２１は、ロボット１００が待機状況であるか否かを再び検知する（Ｓ１００：待機状況検知工程）。

　次に、回転情報検出部２２は、待機状況検知部２１からロボット１００が待機状況である旨の検知結果を受信した場合、全てのサーボモータ１５ａの回転情報（シャフトの回転速度および回転位置）を検出する。そして、全てのサーボモータ１５ａの電源がＯＦＦになっている場合（ＹＥＳ）、すなわち、全てのサーボモータ１５ａのシャフトの回転速度が０になっている場合、姿勢制御装置１による当該ロボット１００の姿勢制御は終了する（Ｓ１０１：回転情報検出工程）。

　一方、全てのサーボモータ１５ａの電源がＯＦＦにはなっていない場合（ＮＯ）、すなわち、特定のサーボモータ１５ａのシャフトの回転速度のみが０になっている場合、回転情報検出部２２は、全てのサーボモータ１５ａの回転情報を姿勢推定部２３に送信する（Ｓ１０１：回転情報検出工程）。

　次に、回転情報検出部２２から受信した上記回転情報に基づいて、姿勢推定部２３はロボット１００の姿勢を推定し、推定結果である推定姿勢情報を待機姿勢判定部２４に送信する（Ｓ１０２：姿勢推定工程）。

　次に、姿勢推定部２３から受信した上記推定姿勢情報に基づいて、待機姿勢判定部２４はロボット１００の姿勢が待機姿勢であるか否かを判定する。当該ロボット１００の姿勢を待機姿勢であると判定した場合（ＹＥＳ）、待機姿勢判定部２４は待機姿勢である旨の判定結果を駆動制御部２５に送信する。一方、待機姿勢でないと判定した場合（ＮＯ）、すなわち、後述する非待機姿勢であると判定した場合、待機姿勢判定部２４は非待機姿勢である旨の判定結果を駆動制御部２５に送信する（Ｓ１０３：待機姿勢判定工程）。

　次に、待機姿勢判定部２４から受信した判定結果に基づいて、駆動制御部２５はサーボモータ１５ａの駆動を制御する。待機姿勢判定部２４から待機姿勢である旨の判定結果が送信された場合（Ｓ１０３でＹＥＳ）、駆動制御部２５は、全てのサーボモータ１５ａの電源をＯＦＦの状態（脱力状態）にする（Ｓ１０５：駆動制御工程）。

　一方、待機姿勢判定部２４から後述する非待機姿勢であるとの判定結果が送信された場合（Ｓ１０３でＮＯ）、駆動制御部２５は、ロボット１００の姿勢が待機姿勢に移行するようにサーボモータ１５ａの駆動を制御する（Ｓ１０４：待機姿勢移行工程）。そして、待機姿勢への移行後に、全てのサーボモータ１５ａの電源をＯＦＦの状態にする（Ｓ１０５：駆動制御工程）。

　（効果）
　以上のように、本実施形態によれば、駆動制御部２５は、推定されるロボット１００の姿勢が待機姿勢判定部２４によって待機姿勢と判定された場合、全てのサーボモータ１５ａの電源をＯＦＦ、すなわち脱力状態にする。したがって、全てのサーボモータ１５ａの電源をＯＦＦにしても、ロボット１００の傾倒等の大きな姿勢変化は防止される。そのため、当該姿勢変化による、当該ロボット１００を構成する部品等の破損を防ぐことが可能となる。さらに、大きな姿勢変化を伴わずにロボット１００を充電できることから、本実施形態のようなワイヤレス充電方式の場合であれば、足裏部１０５ａ等に設けられた受電コイル１２が、充電台１２ａに設けられた送電コイル１２ｂから離れたりすることによる、意図しない充電の中断を防ぐことが可能となる。

　また、本実施形態によれば、全てのサーボモータ１５ａの電源をＯＦＦにした状態でロボット１００の充電を行うことができる。そのため、サーボモータ１５ａの駆動電流が抑えられ、充電効率の向上を図ることが可能となる。

　さらに、本実施形態によれば、待機状況検知部２１によってロボット１００が待機状況にあることが検知された場合に、待機姿勢判定部２４は待機姿勢か否かを判定し、駆動制御部２５は判定結果に応じてサーボモータ１５ａの駆動を制御する。したがって、ユーザの意図しない状況でロボット１００が待機姿勢に移行することを防止することが可能となる。そのため、サーボモータ１５ａの駆動電流の無駄な消費をより効率的に抑えることが可能となる。

　（変形例）
　なお、図３の（ａ）に示すような体育座り姿勢は、ロボット１００の待機姿勢の一例であり、これに限定される訳ではない。ここで、図６の（ａ）および（ｂ）は、ロボット１００の待機姿勢の変形例を示す概略図である。

　例えば図６の（ａ）に示すように、ロボット１００が仰向けの姿勢（腕部１０３が略水平に保持された状態）であれば、当該ロボット１００を脱力状態にしても当該脱力状態への移行前後で姿勢変化のほとんどない、図６の（ｂ）に示すような仰向けの姿勢（腕部１０３が傾斜した状態）に移行する。したがって、図６の（ａ）の仰向け姿勢を、上記体育座り姿勢に代えて待機姿勢としてもよい。

　さらには、図３の（ａ）の体育座り姿勢を第１待機姿勢、図６の（ａ）の仰向け姿勢を第２待機姿勢とし、両姿勢の待機姿勢情報（それぞれ、第１待機姿勢情報、第２待機姿勢情報とする）を待機姿勢に該当するか否かの判定基準として、記憶部１６に記憶させてもよい。この場合、推定姿勢情報が第１待機姿勢情報または第２待機姿勢情報のいずれか一つに一致すれば、当該推定姿勢は待機姿勢に該当することとなる。

　次に、本実施形態では、待機姿勢判定部２４による判定方法としてホワイトリスト方式を採用しているが、これに限定される訳ではない。ここで、図７の（ａ）は、ロボット１００の非待機姿勢の一例を示す概略図である。また、図７の（ｂ）は、ロボット１００が非待機姿勢から脱力状態になった場合に想定される、当該ロボット１００の姿勢の一例を示す概略図である。さらに、図８は、非待機姿勢情報と非待機姿勢との対応関係を示すデータテーブルの一例である。

　例えば、図７の（ａ）に示すようにロボット１００が直立不動の姿勢の場合、当該ロボット１００を脱力状態にすれば、図７の（ｂ）に示すように当該ロボット１００は傾倒し、受電コイル１２と送電コイル１２ｂとが離間してしまう。

　そこで、図７の（ａ）の姿勢を非待機姿勢として、当該非待機姿勢に関する非待機姿勢情報と推定姿勢情報とを対比し、両者が一致しない場合にロボット１００が待機姿勢であると判定するブラックリスト方式を、待機姿勢判定部２４による判定方法として採用してもよい。ここで、非待機姿勢とは、ロボット１００を脱力状態にした場合に、当該ロボット１００の傾倒等の大きな姿勢変化が生じる可能性のある、当該ロボット１００の姿勢のことをいう。

　なお、非待機姿勢は複数想定されることから、図７の（ａ）の姿勢に限定する必要はなく、別の姿勢を非待機姿勢にしたり、または、図７の（ａ）の姿勢を含む複数の姿勢を非待機姿勢にしたりして、これらをロボット１００が待機姿勢にあるか否かの判定基準としてもよい。また、ブラックリスト方式を採用する場合、推定姿勢情報以外で記憶部１６に記憶されていないロボット１００の姿勢は、全て待機姿勢とみなされる。

　そして、図８のＮｏ５に示すように、駆動部１５を構成するサーボモータ１５ａがｎ個ある場合、各サーボモータ１、２、・・・、ｎのシャフトの回転位置α、β、・・・、δが、それぞれａ５、ｂ５、・・・、ｎ５の場合（非待機姿勢情報）、ロボット１００は非待機姿勢Ａ２にあるものと対応付けられる。そして、非待機姿勢Ａ２と対応関係付けられた当該非待機姿勢情報が、推定姿勢が待機姿勢に該当するか否かを判定する際の判定基準として記憶部１６に記憶される。この場合、「非待機姿勢情報と推定姿勢情報とが一致しない」とは、姿勢推定部２３によって推定されたロボット１００の姿勢に対応する各サーボモータ１５ａのシャフトの回転位置のいずれかが、ａ５、ｂ５、・・・、ｎ５のいずれかと異なることをいう。

　なお、非待機姿勢情報を構成する回転位置α、β、・・・、δは、上述のａ５、ｂ５、・・・、ｎ５のように特定の値に設定される必要はない。例えば図８のＮｏ６に示すように、回転位置α、β、・・・、δは、それぞれａ６１＜α＜ａ６２、ｂ６１＜β＜ｂ６１、・・・、ｎ６１＜δ＜ｎ６２のように一定範囲内にある値をすべて包含するよう設定されてもよい。この場合、「非待機姿勢情報と推定姿勢情報とが一致しない」とは、姿勢推定部２３によって推定されたロボット１００の姿勢に対応する各サーボモータ１５ａのシャフトの回転位置のいずれかが、ａ２１＜α＜ａ２２、ｂ２１＜β＜ｂ２１、・・・、ｎ２１＜δ＜ｎ２２のいずれかの範囲外にあることをいう。

　次に、本実施形態では、駆動制御部２５は、全てのサーボモータ１５ａの電源がＯＦＦの状態になるよう制御するが、これに限定される訳ではない。例えば、駆動制御部２５は、サーボモータ１５ａの電源はＯＮの状態のままでシャフトが回動自在の状態となる、いわゆるニュートラルモードになるよう、当該サーボモータ１５ａを制御してもよい。なお、ニュートラルモードであっても、通常モードに比して、駆動部１５の消費電流を抑制することが可能である。

　次に、本実施形態では、駆動部１５としてサーボモータ１５ａを用いているがこれに限定される訳ではない。例えば、駆動部１５として、油圧シリンダ、空圧シリンダ、またはリニアアクチュエータ等のアクチュエータを用いてもよい。

　〔実施形態２〕
　本発明の他の実施形態について、図９～図１２に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。

　（ロボットの待機姿勢）
　図９の（ａ）および（ｂ）は、本実施形態に係るロボット２００の待機姿勢の一例を示す概略図である。

　図９の（ａ）に示すように、本実施形態に係るロボット２００は、充電接続部３として受電コイル１２（充電接続部１２）に代えて充電コネクタ３を備えている点で実施形態１に係るロボット１００と異なる。そのため、実施形態１に係るロボット１００の充電に用いられる充電台１２ａに代えて、ロボット２００側の充電コネクタ３と接続可能な充電コネクタを備えるＡＣアダプタ（図示せず）が、ロボット２００の充電に用いられる。

　ロボット２００側の充電コネクタ３は、胴体部１０１ｂを構成する腰部１０１ｃに配置される。ただし、当該充電コネクタ３の配置は腰部１０１ｃに限定される訳ではなく、ＡＣアダプタ側の充電コネクタの配置等を考慮して、ロボット２００が脱力状態になっても充電コネクタ間の接続が解除されないような部位に、当該充電コネクタ３が配置されればよい。

　また、ロボット２００が、図９の（ａ）に示すような体育座り姿勢であれば、当該ロボット２００が脱力状態になっても、図９の（ｂ）に示すように本体部１０１および腕部１０３が若干傾倒するのみで体育座り姿勢は維持される。したがって、ロボット２００の傾倒および充電コネクタ間の不意の接続解除といった、ロボット２００の充電が中断してしまうような状況が生じる可能性は小さい。そのため、ロボット２００においても、実施形態１に係るロボット１００と同様に図９の（ａ）の体育座り姿勢を待機姿勢とする。

　なお、待機姿勢は、上記体育座り姿勢に限定される訳ではなく、充電時のロボット２００の傾倒等の大きな姿勢変化が防止される充電に適した姿勢であれば、どのような姿勢であってもよい。

　（待機姿勢判定部による判定方法）
　本実施形態に用いられる待機姿勢判定部２４は、上記体育座り姿勢を待機姿勢とした場合の待機姿勢情報を、ロボット２００が待機姿勢であるか否かの判定基準として当該待機姿勢情報と推定姿勢情報とが一致するか否かを判定する（ホワイトリスト方式）。

　ここで、図１０は、ロボット２００の待機姿勢情報と待機姿勢との対応関係を示すデータテーブルの一例である。

　図１０のＮｏ３に示すように、駆動部１５を構成するサーボモータ１５ａがｎ個ある場合、各サーボモータ１、２、・・・、ｎのシャフトの回転位置α、β、・・・、δが、それぞれａ３、ｂ３、・・・、ｎ３の場合（待機姿勢情報）、ロボット２００は待機姿勢Ａ１にあるものと対応付けられる。そして、当該待機姿勢Ａ１と対応関係付けられた待機姿勢情報が、推定姿勢が待機姿勢に該当するか否かを判定する際の判定基準として記憶部１６に記憶される。

　また、待機姿勢情報を構成する回転位置α、β、・・・、δは、図１０のＮｏ４に示すように、ａ４１＜α＜ａ４２、ｂ４１＜β＜ｂ４２、・・・、ｎ４１＜δ＜ｎ４２と一定範囲内にある値をすべて包含するよう設定されてもよい。

　なお、ロボット２００の具体的構成、および、姿勢制御装置１によるロボット２００の姿勢の制御方法については実施形態１と同様であるため、その説明を省略する。

　（効果）
　以上のように、本実施形態によれば、ロボット２００の傾倒および充電コネクタ間の不意の接続解除を防止した状態で当該ロボット２００を充電できる。そのため、実施形態１と同様に意図しない充電の中断を防ぐことが可能となる。

　また、ロボット２００の大きな姿勢変更による当該ロボット２００を構成する部品等の破損を防ぐことが可能となる点、サーボモータ１５ａの駆動電流が抑えられ充電効率の向上を図ることが可能となる点、およびサーボモータ１５ａの駆動電流の無駄な消費をより効率的に抑えることが可能となる点は、実施形態１と同様である。

　（変形例）
　本実施形態においても実施形態１と同様に、待機姿勢判定部２４による判定方法としてブラックリスト方式を採用してもよい。ここで、図１１の（ａ）は、ロボット２００の非待機姿勢の一例を示す概略図である。図１１の（ｂ）は、ロボット２００が非待機姿勢から電源ＯＦＦの状態になった場合に想定される、当該ロボット２００の姿勢の一例を示す概略図である。また、図１２は、ロボット２００の非待機姿勢情報と待機非姿勢との対応関係を示すデータテーブルの一例である。

　例えば、図１１の（ａ）に示すように、ロボット２００が直立不動の姿勢の場合、当該ロボット２００を脱力状態にすれば、図１１の（ｂ）に示すように当該ロボット２００は傾倒し、充電コネクタ間の接続が解除されてしまう。

　そこで、待機姿勢判定部２４は、図１１の（ａ）の姿勢を非待機姿勢として、当該非待機姿勢に関する非待機姿勢情報と推定姿勢情報とを対比し、両者が一致しない場合にロボット２００が待機姿勢であると判定する。

　なお、別の姿勢を非待機姿勢にしたり、図１１の（ａ）の姿勢を含む複数の姿勢を非待機姿勢にしたりすることで、これらをロボット２００が待機姿勢にあるか否かの判定基準としてもよい点は実施形態１と同様である。

　そして、図１２のＮｏ７に示すように、駆動部１５を構成するサーボモータ１５ａがｎ個ある場合、各サーボモータ１、２、・・・、ｎのシャフトの回転位置α、β、・・・、δが、それぞれａ７、ｂ７、・・・、ｎ７の場合（非待機姿勢情報）、ロボット２００は非待機姿勢Ａ２にあるものと対応付けられる。そして、当該非待機姿勢Ａ２と対応関係付けられた非待機姿勢情報が、推定姿勢が待機姿勢に該当するか否かを判定する際の判定基準として記憶部１６に記憶される。

　なお、非待機姿勢情報を構成する回転位置α、β、・・・、δは、図１２のＮｏ８に示すように、ａ８１＜α＜ａ８２、ｂ８１＜β＜ｂ８１、・・・、ｎ８１＜δ＜ｎ８２と一定範囲内にある値をすべて包含するよう設定されてもよい点は実施形態１と同様である。

　また、サーボモータ１５ａがニュートラルモードになるよう、駆動制御部２５が当該サーボモータ１５ａを制御してもよい点、および駆動部１５としてアクチュエータを用いてもよい点も実施形態１と同様である。

　〔実施形態３〕
　本発明の他の実施形態について、図１３に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。

　本実施形態に係るロボット３００は、ユーザからの命令が一定時間ない場合に待機モードに切り替わる点で、実施形態１および２に係るロボット１００および２００と異なる。

　ここで、待機モードとは、サーボモータ１５ａの駆動状況に拘らずロボット３００が一定の姿勢を保持し得る待機姿勢に当該ロボット３００の姿勢が移行し、当該移行後、全てのサーボモータ１５ａが電源ＯＦＦの状態になることをいう。なお、「一定の姿勢」とは、サーボモータ１５ａの駆動状況に拘らず待機に適した静止状態が維持されている、ロボット３００の一連の姿勢をいう。

　（ロボットの具体的構成）
　図１３は、本実施形態に係るロボット３００の具体的構成を示すブロック図である。図１３に示すようにロボット３００は、待機状況検知部２１に代えて、受信部１１の受信状況に基づいて当該ロボット３００が待機状況にあるか否かを検知する待機状況検知部３１を備える姿勢制御装置２を搭載している点で実施形態と異なる。

　待機状況検知部３１は、受信部１１から、全てのサーボモータ１５ａの電源をＯＦＦにすべき待機状況、すなわち、受信部１１が送信機（図示せず）から一定時間電波を受信していない状況か否かを検知し、検知結果を回転情報検出部２２に送信するものである。

　ここで、「一定時間」は任意の設定値である。例えば、ユーザが所望する時間をロボット３００に設けられた入力部（図示せず）から入力した上で、待機状況検知部３１が、受信部１１が電波を受信していない実際の時間と、ユーザに入力された時間とを対比するようにしてもよい。また、例えば、ユーザが所望する時間をあらかじめ記憶部１６に記憶させておいてもよい。

　なお、ロボット３００の概要および待機姿勢判定部２４による判定方法は、実施形態１または２と同様であり、姿勢制御装置２によるロボット３００の姿勢の制御方法は実施形態１および２と同様であるため、その説明を省略する。

　（効果）
　以上のように、本実施形態によれば、ロボット３００は、ユーザからの命令が一定時間ない場合に待機モードに切り替わる。待機モード中は全てのサーボモータ１５ａの電源がＯＦＦの状態になっていることから、当該サーボモータ１５ａの駆動電流は抑えられる。そのため、サーボモータ１５ａの駆動電流の無駄な消費をより効率的に抑えることが可能となる。

　また、ロボット３００の傾倒等の大きな姿勢変化による、当該ロボット３００を構成する部品等の破損を防ぐことが可能となる点は、実施形態１と同様である。

　（変形例）
　待機姿勢判定部２４による判定方法としてブラックリスト方式を採用してもよい点、および、待機姿勢と非待機姿勢とについて複数のバリエーションを持たせてもよい点は、実施形態１および２と同様である。ここで、非待機姿勢とは、サーボモータ１５ａの駆動状況によっては、大きな姿勢変化を生ずる可能性のあるロボット３００の姿勢をいう。

　また、サーボモータ１５ａがニュートラルモードになるよう、駆動制御部２５が当該サーボモータ１５ａを制御してもよい点、および駆動部１５としてアクチュエータを用いてもよい点も、実施形態１および２と同様である。

　〔ソフトウェアによる実現例〕
　姿勢制御装置１および２の制御ブロック（特に制御部２０および制御部３０）は、集積回路（ＩＣチップ）等に形成された論理回路（ハードウェア）によって実現してもよいし、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を用いてソフトウェアによって実現してもよい。

　後者の場合、姿勢制御装置１および２は、各機能を実現するソフトウェアであるプログラムの命令を実行するＣＰＵ、上記プログラムおよび各種データがコンピュータ（またはＣＰＵ）で読み取り可能に記録されたＲＯＭ（Read Only Memory）または記憶装置（これらを「記録媒体」と称する）、上記プログラムを展開するＲＡＭ（Random Access Memory）などを備えている。そして、コンピュータ（またはＣＰＵ）が上記プログラムを上記記録媒体から読み取って実行することにより、本発明の目的が達成される。上記記録媒体としては、「一時的でない有形の媒体」、例えば、テープ、ディスク、カード、半導体メモリ、プログラマブルな論理回路などを用いることができる。また、上記プログラムは、該プログラムを伝送可能な任意の伝送媒体（通信ネットワークや放送波等）を介して上記コンピュータに供給されてもよい。なお、本発明は、上記プログラムが電子的な伝送によって具現化された、搬送波に埋め込まれたデータ信号の形態でも実現され得る。

　〔まとめ〕
　本発明の態様１に係る姿勢制御装置（１、２）は、ロボット（１００、２００、３００）の可動部位に設けられる駆動部（１５）の駆動を制御することにより、姿勢変更可能なロボットの姿勢を制御する姿勢制御装置であって、上記駆動部の駆動位置を検出する駆動位置検出部（回転情報検出部２２）と、上記駆動位置検出部によって検出される上記駆動位置に基づいて、上記ロボットの姿勢を推定する姿勢推定部（２３）と、上記姿勢推定部によって推定される上記姿勢が、上記駆動部の駆動維持に係らず上記ロボットが一定の姿勢を保持し得る待機姿勢であるか否かを判定する待機姿勢判定部（２４）と、上記待機姿勢判定部が上記待機姿勢であると判定する場合、上記駆動部を非駆動状態にする駆動制御部（２５）と、を備えている。

　上記の構成によれば、姿勢推定部は、駆動位置検出部によって検出された駆動部の駆動位置に基づいて、ロボットの姿勢を推定することができる。また、駆動制御部は、推定されるロボットの姿勢が待機姿勢判定部によって待機姿勢と判定された場合、駆動部を非駆動状態にする。したがって、駆動部を非駆動状態、すなわち脱力状態にしても、ロボットの傾倒等の大きな姿勢変化は防止される。そのため、当該姿勢変化による、当該ロボットを構成する部品等の破損を防ぐことが可能となる。

　また、待機姿勢をロボットが充電可能な状態となる充電姿勢に設定しておけば、駆動部を駆動させていない状態で充電が行われる。そのため、駆動部の駆動電流が抑えられ、充電効率の向上を図ることが可能となる。

　さらに、待機姿勢が上記充電姿勢である場合、駆動部を非駆動状態にしても、大きな姿勢変化を伴わずにロボットを充電できる。そのため、例えば、ワイヤレス充電方式の場合であれば、足裏部等のロボットの特定の部位に設けられた受電コイルが充電台に設けられた送電コイルから離れたり、ＡＣアダプタ方式の場合であれば、上記特定の部位に設けられた充電コネクタがＡＣアダプタ側の充電コネクタから離れたりすることによる、意図しない充電の中断を防ぐことが可能となる。

　本発明の態様２に係る姿勢制御装置（１、２）は、上記態様１において、上記駆動制御部（２５）は、上記待機姿勢判定部（２４）が上記待機姿勢でないと判定する場合、上記ロボット（１００、２００、３００）が上記待機姿勢となるよう上記駆動部（１５）の駆動を制御し、上記待機姿勢への移行後に、上記駆動部を非駆動状態にすることを特徴としてもよい。

　上記の構成によれば、駆動制御部による駆動部の制御によりロボットを待機姿勢に移行させた後に駆動部を非駆動状態にするため、ロボットの傾倒等の大きな姿勢変化による上記部品等の破損を防ぐことが可能となる。

　次に、待機姿勢を上記充電姿勢に設定しておけば、駆動部を駆動させていない状態で充電が行われるため、充電効率の向上を図ることが可能となる。また、大きな姿勢変化を伴わずにロボットを充電できるため、意図しない充電の中断を防ぐことが可能となる。

　本発明の態様３に係る姿勢制御装置（１、２）は、上記態様１または２において、上記待機姿勢判定部（２４）は、上記ロボット（１００、２００、３００）が上記駆動部（１５）を非駆動状態にすべき待機状況にある場合に、上記待機姿勢であるか否かを判定してもよい。

　上記の構成によれば、待機姿勢判定部は、ロボットが上記待機状況にある場合に作動することから、ユーザの意図しない状況でロボットが待機姿勢に移行することを防止することが可能となる。よって、駆動部の駆動電流の無駄な消費をより効率的に抑えることが可能となる。

　本発明の態様４に係るロボット（１００、２００、３００）は、上記態様１から３のいずれか一の態様に係る姿勢制御装置（１、２）を備えていてもよい。

　上記の構成によれば、駆動部を非駆動状態、即ち脱力状態にしても、ロボットの傾倒等の大きな姿勢変化による上記部品等の破損を防ぐことが可能なロボットを実現することが可能となる。

　また、充電効率の向上および意図しない充電の中断防止が実現されたロボットを提供することが可能となる。

　本発明の各態様に係る姿勢制御装置は、コンピュータによって実現してもよく、この場合には、コンピュータを上記姿勢制御装置が備える各部として動作させることにより上記姿勢制御装置をコンピュータにて実現させる姿勢制御装置の姿勢制御プログラムも、本発明の範疇に入る。

　本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。

　本発明は、種々のロボットの充電等を行う際、ロボットを構成する部品の破損を防ぎ、消費電流を抑制するために利用することができる。

　１、２　　　　　　　　　姿勢制御装置
　１５　　　　　　　　　　駆動部
　１５ａ　　　　　　　　　サーボモータ
　２２　　　　　　　　　　回転情報検出部（駆動位置検出部）
　２３　　　　　　　　　　姿勢推定部
　２４　　　　　　　　　　待機姿勢判定部
　２５　　　　　　　　　　駆動制御部
　１００、２００、３００　ロボット

Claims

　ロボットの可動部位に設けられる駆動部の駆動を制御することにより、姿勢変更可能なロボットの姿勢を制御する姿勢制御装置であって、
　上記駆動部の駆動位置を検出する駆動位置検出部と、
　上記駆動位置検出部によって検出される上記駆動位置に基づいて、上記ロボットの姿勢を推定する姿勢推定部と、
　上記姿勢推定部によって推定される上記姿勢が、上記駆動部の駆動維持に係らず一定の姿勢を保持し得る待機姿勢であるか否かを判定する待機姿勢判定部と、
　上記待機姿勢判定部が上記待機姿勢であると判定する場合、上記駆動部を非駆動状態にする駆動制御部と、を備えていることを特徴とする姿勢制御装置。
　上記駆動制御部は、上記待機姿勢判定部が上記待機姿勢でないと判定する場合、上記ロボットが上記待機姿勢となるよう上記駆動部の駆動を制御し、
　上記待機姿勢への移行後に、上記駆動部を非駆動状態にすることを特徴とする請求項１に記載の姿勢制御装置。
　上記待機姿勢判定部は、上記ロボットが上記駆動部を非駆動状態にすべき待機状況にある場合に、上記待機姿勢であるか否かを判定することを特徴とする請求項１または２に記載の姿勢制御装置。
　請求項１から３のいずれか１項に記載の姿勢制御装置を備えることを特徴とするロボット。
　コンピュータを、請求項１の姿勢制御装置における各部として機能させるためのプログラム。