WO2020230384A1 - 移動体、および、移動体の制御方法 - Google Patents

移動体、および、移動体の制御方法 Download PDF

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WO2020230384A1
WO2020230384A1 PCT/JP2020/005230 JP2020005230W WO2020230384A1 WO 2020230384 A1 WO2020230384 A1 WO 2020230384A1 JP 2020005230 W JP2020005230 W JP 2020005230W WO 2020230384 A1 WO2020230384 A1 WO 2020230384A1
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WO
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moving body
support legs
caster
control unit
joint
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PCT/JP2020/005230
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English (en)
French (fr)
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克文 杉本
康久 神川
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ソニー株式会社
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Publication date
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    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
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    • B62D57/02—Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track with ground-engaging propulsion means, e.g. walking members
    • B62D57/028—Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track with ground-engaging propulsion means, e.g. walking members having wheels and mechanical legs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J13/00—Controls for manipulators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J5/00—Manipulators mounted on wheels or on carriages
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D57/00—Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track
    • B62D57/02—Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track with ground-engaging propulsion means, e.g. walking members
    • B62D57/032—Vehicles characterised by having other propulsion or other ground- engaging means than wheels or endless track, alone or in addition to wheels or endless track with ground-engaging propulsion means, e.g. walking members with alternately or sequentially lifted supporting base and legs; with alternately or sequentially lifted feet or skid
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/08—Control of attitude, i.e. control of roll, pitch, or yaw
    • G05D1/0891—Control of attitude, i.e. control of roll, pitch, or yaw specially adapted for land vehicles

Definitions

  • This technology is related to moving objects. More specifically, the present invention relates to a moving body that can be moved by a plurality of support legs, and a method of controlling the moving body.
  • a moving body that can overcome obstacles and steps by moving a plurality of support legs and walking has been used for various purposes such as carrying luggage, security, and providing entertainment.
  • a moving body is also called a robot.
  • the walking movement of a moving body that moves the support legs is slower than the wheel running. Therefore, a moving body has been proposed in which casters are attached to the tips of the support legs so that the wheels can run in addition to walking (see, for example, Patent Document 1).
  • the above-mentioned moving body shifts to a running mode in which the wheels run when moving on a flat ground where the wheels are easy to run, and shifts to a walking mode in which the moving body walks when moving on an rough terrain where the wheels are difficult to run.
  • the posture may be lost as a result of changing the ground contact position of the support legs in order to avoid obstacles and steps on the road surface in the traveling mode.
  • the moving body can regain its posture by, for example, taking another support leg off the ground and stepping on it so that the posture is stable.
  • re-stepping on the support leg during running is not possible.
  • There is a risk of falling Temporarily lowering the running speed can reduce the risk of falling when stepping on the support leg, but it is not preferable because the average speed is lowered. As described above, it is difficult to improve the stability of the above-mentioned moving body when traveling on wheels.
  • This technology was created in view of such a situation, and aims to improve the stability during wheel running in a moving body provided with multiple support legs with casters.
  • the first side surface thereof is a plurality of support legs having their roots attached to the body and casters attached to the tips, and the above.
  • a stabilizer that controls the ground contact position of each of the casters of the plurality of support legs based on the target value of the posture of the body portion, and a caster angle control that controls the caster angle of each of the casters based on the target value. It is a moving body including a part and a control method thereof. This has the effect of controlling the caster angle based on the target value of the posture.
  • the caster angle control unit is based on the mechanical impedance and the torsional rigidity of each of the plurality of support legs when the moving body shifts to the traveling mode in which the moving body travels on wheels.
  • the ratio of the height from the road surface to the base of the caster to the caster trail and the new target value may be obtained. This has the effect of requiring a height ratio to the caster trail and a new target value in the driving mode.
  • the caster angle control unit when the moving body shifts to the walking mode in which the moving body walks, has the torsional rigidity of each of the plurality of support legs, the target value, and the root from the road surface.
  • the mechanical impedance may be determined based on the height up to and the caster trail of the caster. This has the effect that mechanical impedance is required in the walking mode.
  • a plurality of lifts that support the loading platform and a lift control unit that controls the plurality of lifts based on the above target values can be further provided. This has the effect of controlling the lift based on the target value.
  • the fuselage portion may include a front fuselage portion, a rear fuselage portion, and a connecting portion for connecting the front fuselage portion to the rear fuselage portion. This has the effect of independently controlling the postures of the front torso and the rear torso.
  • the caster may be provided with a wheel portion and a damper that expands and contracts along the direction perpendicular to the road surface. This has the effect of increasing the caster angle when a load is applied.
  • each of the plurality of support legs includes a first joint and a second joint provided at the base, and a third joint provided at the tip, and the first joint is It may be a biaxial joint. This has the effect of widening the movable range of the support legs.
  • the plurality of support legs may be composed of a pair of front support legs and a pair of rear support legs. This has the effect of controlling the caster angles of each of the four legs.
  • the attachment angle of the base of each of the pair of front support legs may be different from that of the pair of rear support legs. This has the effect that the caster angle in the initial state is different between the front and the rear.
  • the number of the plurality of support legs may be two. This has the effect of controlling the caster angles of the two legs.
  • FIG. 1 is an example of an external view of the moving body 100 according to the first embodiment of the present technology.
  • the mobile body 100 is an unmanned robot used for various purposes such as carrying luggage, security, and providing entertainment, and includes a body portion 110 and a plurality of support legs.
  • four support legs 120, 130, 140 and 150 are provided on the moving body 100.
  • the body portion 110 is an elongated part, and a control unit 180 for controlling four support legs (support legs 120, etc.) is provided inside the body portion 110.
  • the bases of the support legs 120, 130, 140 and 150 are attached to the body portion 110, and casters 161 to 164 are attached to the tips.
  • the members attached to the tips of the robot's arms and legs in this way are also called end effectors.
  • the support legs 120 and 140 are attached to the front side, and the support legs 130 and 150 are attached to the rear side, with the direction from one end to the other of both ends of the elongated body portion 110 as the front side.
  • the support legs 120 and 140 are examples of the front support legs described in the claims, and the support legs 130 and 150 are examples of the rear support legs described in the claims.
  • Each of the support legs 120 and the like is provided with a plurality of joints and an actuator for driving those joints.
  • the number of joints and joint axes will be described later.
  • the moving body 100 is provided with various sensors (not shown) such as a sensor that detects the angle of the actuator, an image sensor that images the road surface, an acceleration sensor, and a gyro sensor.
  • the acceleration sensor and the gyro sensor are provided in, for example, an inertial measurement unit (IMU: Inertial Measurement Unit).
  • IMU Inertial Measurement Unit
  • FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of the mobile body 100 according to the first embodiment of the present technology.
  • the moving body 100 includes a sensor group 171, a control unit 180, and four support legs (support legs 120 and the like).
  • An actuator group 172 is provided on each of the support legs.
  • the control unit 180 includes a stabilizer 181, a road surface condition analysis unit 182, and a caster angle control unit 200.
  • the sensor group 171 is a sensor group that detects the internal and external conditions of the moving body 100.
  • a sensor that detects the angle of the actuator, an image sensor that images the road surface, an acceleration sensor, a gyro sensor, and the like are provided as the sensor group 171.
  • the sensor group 171 supplies the detected data to the control unit 180.
  • the actuator group 172 is an actuator group that operates each joint such as the support leg 120.
  • the stabilizer 181 performs stabilization control (for example, ZMP control) for avoiding a fall.
  • ZMP control the stabilizer 181 sets the ground contact position of each leg tip (casters 161 to 164) of the support leg 120 and the like as the target value of the posture of the zero moment point (ZMP: Zero Moment Point) and the body portion 110.
  • ZMP means the center of gravity of action of the vertical floor reaction force
  • ZMP control the attitude control performed by using ZMP.
  • the posture of the body portion 110 is represented by, for example, the pitch angle of the body portion 110.
  • the stabilizer 181 acquires the current value of the current posture (pitch angle, etc.) of the body portion 110 from the IMU or the like. Then, from the difference between the current value and the target value of the posture in which the ZMP is located in the support polygon, the stabilizer 181 is the position where the current swing leg should be next grounded and the support leg which is currently grounded. Calculate the force that should be generated in the vertical direction of.
  • the swing leg is a support leg whose leg tip is separated from the road surface
  • the support polygon is a polygon drawn by the leg tip.
  • the stabilizer 181 inputs the calculated value to the inverse dynamics solver together with the current ground contact position of the leg tip and the mechanical impedance of the leg tip.
  • the inverse dynamics solver is a program for calculating the torque applied to the joint when the joint angle, angular velocity, and angular acceleration are input.
  • the stabilizer 181 outputs the torque value calculated from the posture target value as the torque target value to the corresponding actuator in the actuator group 172. Further, the stabilizer 181 supplies the posture information indicating the target value of the posture to the caster angle control unit 200.
  • the stabilizer 181 is an example of the stabilizer described in the claims.
  • the road surface condition analysis unit 182 analyzes the road surface condition using data from an image sensor or the like.
  • the road surface condition analysis unit 182 generates a mode signal indicating either the walking mode or the traveling mode based on the analysis result, and outputs the mode signal to the caster angle control unit 200.
  • the walking mode is a mode in which the moving body 100 moves by walking
  • the running mode is a mode in which the moving body 100 moves by wheel running. For example, when the road surface is flat and there are almost no obstacles, the traveling mode is preferentially set, and when the road surface is uneven or there are obstacles, the walking mode is preferentially set.
  • the caster angle control unit 200 controls the caster angles of the casters 161 to 164 based on the attitude information.
  • the caster angle control unit 200 calculates a torque target value based on the control content and outputs the torque target value to the corresponding actuator in the actuator group 172.
  • the moving body 100 switches the mode to either a walking mode or a running mode based on the analysis result of the road surface condition, but the mode is not limited to this configuration.
  • a communication interface for communicating with the outside of the mobile body 100 is further provided, and the mode can be switched according to a command from the outside.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a configuration example of the caster angle control unit 200 according to the first embodiment of the present technology.
  • the caster angle control unit 200 includes a torsional rigidity map 210 for each posture, a torsional rigidity acquisition unit 220, a walking mode control unit 230, a running mode control unit 240, and a selection unit 250.
  • the torsional rigidity map 210 for each posture stores the torsional rigidity of the support legs 120 and the like at that time for each typical posture of the body portion 110.
  • the torsional rigidity acquisition unit 220 obtains the torsional rigidity for each support leg based on the posture information from the stabilizer 181.
  • the torsional rigidity acquisition unit 220 reads out the torsional rigidity corresponding to the posture indicated by the posture information from the torsional rigidity map 210 for each posture.
  • the torsional rigidity acquisition unit 220 obtains the torsional rigidity by linear interpolation.
  • the torsional rigidity acquisition unit 220 supplies the obtained torsional rigidity Kt to the walking mode control unit 230 and the traveling mode control unit 240.
  • Walking mode control unit 230 is used for the mode signal from the road status analyzing unit 182 to indicate walking mode, calculating the mechanical impedance K 1 constant satisfying joints.
  • the walking mode control unit 230 generates actuator control information that supports the angle and torque of the actuator based on the calculation result, and supplies the actuator control information to the selection unit 250. Further, the walking mode control unit 230 supplies the calculated mechanical impedance K 1 to the traveling mode control unit 240.
  • the travel mode control unit 240 calculates a parameter related to the caster angle when the mode signal indicates a travel mode. The contents of the parameters to be calculated will be described later.
  • the traveling mode control unit 240 generates actuator control information based on the calculation result and supplies it to the selection unit 250.
  • the selection unit 250 selects the actuator control information of either the walking mode control unit 230 or the travel mode control unit 240 according to the mode signal, and supplies the actuator control information to the actuator group 172.
  • the output of the walking mode control unit 230 is selected, and in the traveling mode, the output of the traveling mode control unit 240 is selected.
  • FIG. 4 is a side view showing a configuration example of the support legs 120 according to the first embodiment of the present technology.
  • the support leg 120 includes a first joint 121, a link 122, a second joint 123, a link 124, and a third joint 125.
  • the axis parallel to the traveling direction of the moving body 100 is referred to as the "X axis", and the direction perpendicular to the road surface is referred to as the "Z axis”. Further, the axis perpendicular to the X-axis and the Z-axis is referred to as the "Z-axis”.
  • the X-axis corresponds to the roll axis
  • the Y-axis corresponds to the pitch axis
  • the Z-axis corresponds to the yaw axis.
  • the first joint 121 is a joint provided at the base of the support leg 120, and when the support leg 120 is likened to a human arm, it corresponds to a shoulder joint. And the straight line perpendicular to the axis of the link 122, as an attachment angle a pitch angle formed between a straight line parallel to the longitudinal direction of the body portion 110, the first joint 121 is mounted so that its mounting angle is a fixed value phi 0 ..
  • the rotation axis of the first joint 121 does not correspond to a roll axis when ⁇ 0 is not “0” degree, but for convenience of explanation, even in that case, it will be treated as a roll axis hereafter.
  • the second joint 123 is rotated around the pitch axis by an actuator, and if the support leg 120 is likened to a human arm, it corresponds to an elbow joint.
  • the third joint 125 is rotated around a pitch axis and a yaw axis by an actuator, and if the support leg 120 is likened to a human arm, it corresponds to a wrist joint.
  • the link 122 is a member that connects the first joint 121 and the second joint 123.
  • the link 124 is a member that connects the second joint 123 and the third joint 125.
  • the respective configurations of the support legs 130, 140 and 150 are the same as those of the support legs 120.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the rotation axes of the first joint 121 and the third joint 125 in the first embodiment of the present technology.
  • a is a view of the first joint 121 viewed from the rotation axis (that is, the roll axis) of the first joint 121.
  • b is a top view of the caster 161 viewed from the yaw axis of the rotation axis of the third joint 125.
  • the stabilizer 181 performs stabilization control (ZMP control, etc.) for avoiding a fall, but as a result of the control, the tip of the support leg opens (or closes) from the initial state.
  • ZMP control stabilization control
  • a disturbance acts on the casters 161 and the like, and the position may be slightly deviated.
  • a force acts on the casters 161 and the like in a direction perpendicular to the side surface (in other words, a lateral direction). This force is hereinafter referred to as "lateral force".
  • lateral force when a lateral force is generated during straight running, the direction and posture of the casters 161 are restored without divergence or vibration, and a condition for converging to a specific direction and posture is considered.
  • p z is the height from the road surface to the base of the support leg 120, and the unit is, for example, meters (m).
  • cos () indicates a sine function.
  • ⁇ is an angle (in other words, a pitch angle) formed by the longitudinal direction of the body portion 110 and the road surface.
  • ⁇ is a minute change in the yaw angle of the caster 161.
  • the units of ⁇ and ⁇ are, for example, radians.
  • the unit of the lateral force Fs is, for example, Newton (N).
  • K t ⁇ F F S p x ... Equation 2
  • the unit of torsional rigidity K t is, for example, Newton per meter (N / m).
  • the unit of the angle ⁇ F is, for example, a radian.
  • tan ⁇ ⁇ sin ⁇ tan ⁇ ⁇ ⁇ Equation 3
  • tan is a tangent function and sin is a cosine function.
  • the units of the angles ⁇ ⁇ and ⁇ are, for example, radians.
  • Equation 2 atan (sin ⁇ tan ⁇ ) -F S p x / K t ⁇ formula 5
  • atan () is an inverse tangent function
  • p x is from the point where the straight line along the link 124 intersects the road surface, the distance on the X axis to the base unit is, for example, meters (m). This p x is commonly referred to as the caster trail.
  • Equation 1 atan ⁇ tan ⁇ sin (F S p z cos ⁇ / K 1) ⁇ - (F S p x / K t) ⁇ formula 7
  • Equation 7 can be approximated to the following equation.
  • Lateral force F S is the direction from the outside of the body portion 110 inward and forward direction, the angle beta, to the interior of the body 110 the polarity of the change amount of the outward and forward.
  • the nature of the lateral force F S when the following condition relating to the right side of the equation 8 is satisfied, restoring moment is generated, casters 161 maintains stability without skidding.
  • Equation 10 K 1 ⁇ ⁇ (p z ⁇ ) / p x ⁇ K t ... Equation 10
  • the height p z and caster trail p x of the rear support legs 130 and 150 when controlling the height p z and caster trail p x of the rear support legs 130 and 150, it may be fixed height or the like of the front support leg in its control in.
  • walking mode control unit 230 includes a torsional stiffness K t, and a ratio of the current height p z and caster trail p x into equation 10, the maximum mechanical impedance K 1 satisfying the formula 10 To do. Then, the walking mode control unit 230 controls the torque and angle of each joint based on the calculated value.
  • the running mode control unit 240 calculates the minimum p z / p x satisfying Equation 10 , The torque of each joint is controlled so as to reach that value.
  • the larger the calculated p z / p x the larger the caster angle ⁇ of the caster 161.
  • the caster angle ⁇ is an angle formed by a straight line parallel to the link 124 and a perpendicular line perpendicular to the road surface. Making the caster angle ⁇ larger than "0" degrees is generally expressed as "adding a caster angle".
  • the posture of the caster (yaw angle, etc.) is based on the assumption that the moving body 100 travels straight, but even if it is controlled so as to be stable in a specific posture (yaw angle), assuming a turning time or the like. Good.
  • the posture of the support legs to which the casters are fixed (such as the pitch angle of the joints) is assumed to go straight, but it may be designed with any posture such as when turning in mind. In this case, it may be calculated sequentially according to the posture such as when switching or turning.
  • stable mechanical impedance during wheel running is obtained by single-axis impedance control.
  • the traveling mode may be controlled by changing the torsional rigidity of the support leg and changing the torsional rigidity.
  • FIG. 6 is a block diagram showing a configuration example of the walking mode control unit 230 according to the first embodiment of the present technology.
  • the walking mode control unit 230 includes a parameter calculation unit 231, a mechanical impedance calculation unit 232, and an actuator control unit 233.
  • the parameter calculation unit 231 calculates the ratio p z / p x according to the posture (pitch angle ⁇ ).
  • the parameter calculation unit 231, the orientation of the stabilizer 181 is input, and calculates the ratio p z / p x using Equation 11, and supplies the mechanical impedance calculation unit 232.
  • Mechanical impedance calculation unit 232 is for calculating the mechanical impedance K 1 of the joint.
  • the mechanical impedance calculation unit 232, the orientation of the stabilizer 181 is input, and its orientation, and torsional stiffness K t from torsional rigidity acquisition unit 220, and a ratio p z / p x from the parameter calculating unit 231 Enter in Equation 11. Then, the mechanical impedance calculation unit 232 calculates the maximum mechanical impedance K 1 that satisfies the equation 11.
  • Mechanical impedance calculation unit 232 calculates a mechanical impedance K 1 at a constant period in the running mode, and supplies the calculated value to the actuator control unit 233 and a traveling mode control unit 240.
  • Actuator control unit 233 is for controlling the torque and angle of the joint on the basis of mechanical impedance K 1.
  • the actuator control unit 233 holds in advance the mechanical impedance K 0, which is premised on walking operation, as the current value. Then, when the mechanical impedance K 1 is newly calculated, the actuator control unit 233 controls the joint torque and the like by the actuator so that the impedance gain K 1 / K 0 can be maintained at a constant value in the assumed speed range. To do.
  • FIG. 7 is a block diagram showing a configuration example of the traveling mode control unit 240 according to the first embodiment of the present technology.
  • the traveling mode control unit 240 includes a parameter calculation unit 241, a mechanical impedance calculation unit 242, and an actuator control unit 243.
  • the parameter calculation unit 241 calculates the ratio p z / p x .
  • the parameter calculating unit 241 when the transition to the driving mode, the mechanical impedance K 1 from the walking mode control unit 230, the torsional and torsional stiffness K t from rigid acquisition unit 220, and a formula 11 into Equation 10 , Calculate the minimum ratio p z / p x that satisfies Equation 10.
  • the parameter calculating unit 241, using Equation 11, corresponding to the calculated ratio p z / p x calculates a new attitude (pitch angle phi). Then, the parameter calculation unit 241 supplies the calculated value to the mechanical impedance calculation unit 242 and the actuator control unit 243.
  • Mechanical impedance calculation unit 242 in the running mode, and calculates a mechanical impedance K 1 at a constant period.
  • the mechanical impedance calculation unit 242 acquires a new torsional rigidity K t corresponding to the pitch angle ⁇ from the parameter calculation unit 241.
  • the torsional stiffness Kt is acquired by reading from the torsional stiffness map 210 for each posture or by linear interpolation.
  • the mechanical impedance calculation unit 242 substitutes the acquired torsional rigidity K t , the ratio p z / p x from the parameter calculation unit 241 and the pitch angle ⁇ into the equation 10, and the maximum mechanical impedance K satisfying the equation 10. 1 is newly calculated.
  • the mechanical impedance calculation unit 242 supplies the calculated value to the parameter calculation unit 241 and the actuator control unit 243.
  • the parameter calculation unit 241 monitors the mechanical impedance K 1 from mechanical impedance calculation unit 242. Then, the parameter calculating unit 241 when deviating from the range defined in the design phase likely is again supplied to the mechanical impedance calculation unit 242 and the actuator control unit 243 calculates the like ratio p z / p x.
  • the actuator control unit 243 controls the joint torque and angle based on the calculated values of the parameter calculation unit 241 or the mechanical impedance calculation unit 242.
  • the bases of the support legs 120, 130, 140 and 150 are attached to the body portion 110, and the casters 161 to 164 are attached to the tips.
  • the stabilizer 181 controls the ground contact positions of the casters 161 to 164 based on the ZMP and the target value of the posture of the body portion 110. Further, the caster angle control unit 200 controls the caster angles of the casters 161 to 164 based on the target value.
  • the walking mode control unit 230 of the caster angle control unit 200 includes a torsional stiffness K t when the transition to the walking mode, the target value of the orientation (such as pitch angle phi), based on the ratio p z / p x Te, determine the mechanical impedance K 1 of the joint.
  • the traveling mode control unit 240 in the caster angle control unit 200 shifts to the traveling mode, the ratio p z / p x and the target value of the new posture are set based on the mechanical impedance K 1 and the torsional rigidity K t. And ask.
  • FIG. 8 is a side view showing an example of the mounting angle according to the first embodiment of the present technology.
  • a in this figure is a side view of the moving body 100 fitted with supporting legs mounted angle phi 0 of less than 90 degrees.
  • B in the figure is a side view of the moving body 100 fitted with supporting legs mounted angle phi 0 of 90 °.
  • the caster angle ⁇ is larger than “0” degrees in the initial state. That is, it is in a state where the caster angle is attached.
  • the caster angle ⁇ is “0” degrees in the initial state.
  • the caster angle can be added by the control of the control unit 180.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining a process when traveling on a slope according to the first embodiment of the present technology.
  • the angle formed by the plane perpendicular to gravity and the slope around the Y axis (that is, the pitch axis) is defined as the slope ⁇ g .
  • the control unit 180 obtains an inclination ⁇ g by an IMU or the like and adds it to the posture (pitch angle ⁇ ) of the body unit 110. Then, the control unit 180 calculates the ratio p z / p x and the mechanical impedance K 1 with the added value as ⁇ in the equation 11.
  • the control unit 180 may also determine the inclination phi g by using a magnetic sensor a GPS (Global Positioning System) sensor.
  • GPS Global Positioning System
  • the moving body 100 may travel on the slope with a slope around the X-axis.
  • the control unit 180 controls the left and right support legs independently, so that the moving body 100 , Can operate stably.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining the effect of adding a caster angle in the first embodiment of the present technology.
  • a in the figure is a side view for explaining the road surface resistance force acting when the caster angle ⁇ is attached.
  • Reference numeral b in the figure is a top view of the caster 161 for explaining the restoration moment due to the road surface resistance.
  • Reference numeral c in the figure is a top view of the caster 161 in a stable state due to the restoration moment.
  • the control unit 180 attaches a caster angle ⁇ to the casters 161 by controlling the actuator in the traveling mode.
  • a road surface resistance force is generated on the ground contact surface in the direction opposite to the traveling direction. This road surface resistance increases as the caster angle ⁇ increases.
  • the white arrows in the figure indicate the road surface resistance.
  • the orientation of the caster 161 means the orientation of a straight line perpendicular to the axle of the caster 161 and parallel to the road surface (that is, the alternate long and short dash line in the figure).
  • the above-mentioned restoration moment acts in the direction opposite to the direction in which the casters 161 face. This restoration moment increases as the road surface resistance increases.
  • the thick dotted line in the figure indicates the restoration moment.
  • the restoration moment when the restoration moment is sufficiently large, as illustrated in c in the figure, the restoration moment causes the caster 161 to be in the same direction as the traveling direction, and the caster 161 is prevented from skidding.
  • the caster angle ⁇ is increased to generate a road surface resistance force, so that a restoration moment corresponding to the road surface resistance force is applied. Can be done. Due to this restoring moment, the direction of the caster 161 returns to the traveling direction, and skidding is suppressed.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining the control of the control unit 180 according to the first embodiment of the present technology.
  • a is an external view showing an example of the state of the moving body 100 in the traveling mode.
  • Reference numeral b in the figure is a front view of the moving body 100 in the state of a in the figure when viewed from the front.
  • FIG. C in the figure is an external view showing an example of a state in which the support legs 120 are opened.
  • Reference numeral d in the figure is a front view of the moving body 100 in the state of c in the figure when viewed from the front.
  • the pitch angle of the body portion 110 is "0" degrees and the caster angle is ⁇ 1 as illustrated in a and b in the figure. Then, while the moving body 100 is traveling, it is assumed that the moving body 100 detects the presence of the obstacle 500 in front of the moving body 100 by, for example, analyzing the image data captured by the image sensor.
  • control unit 180 may control the support leg 120 and open the leg tip.
  • the moving body 100 may open the support legs in order to avoid a step.
  • the support legs may collide with obstacles or steps during traveling, and the support legs may open.
  • FIG. 12 is a diagram for explaining the control of the stabilizer 181 and the caster angle control unit 200 in the first embodiment of the present technology.
  • a in the figure is an external view for explaining the control of the stabilizer 181.
  • Reference numeral b in the figure is a front view of the moving body 100 in the state of a in the figure when viewed from the front.
  • FIG. C in the figure is an external view for explaining the control of the caster angle control unit 200.
  • the stabilizer 181 sets the leg tip of the support leg 140 as the support leg 120 as illustrated in a and b in the figure. Open to the same extent.
  • the pitch angle ⁇ of the body portion 110 becomes large.
  • a lateral force acts outward on the leg tips (casters) of the support legs 120 and 140.
  • the solid arrow in the figure indicates the lateral force. If this lateral force is large, the casters may tilt in a direction different from the traveling direction, and the legs may gradually open.
  • the caster angle control unit 200 increases the caster angle as the pitch angle ⁇ increases by controlling the actuator, as illustrated in c in the figure.
  • the caster angle is controlled to ⁇ 2 which is larger than ⁇ 1 which is the value before opening the leg tip.
  • the restoration moment according to the road surface resistance causes the casters to return to the direction of travel, and the legs are prevented from opening further.
  • the stabilizer temporarily separates the support legs from the ground and steps on them so that the posture is stabilized by stabilization control (ZMP control). If it is corrected, the posture of the body portion 110 can be restored. However, re-stepping on the leg while driving carries the risk of falling. Temporarily reducing the running speed can reduce the risk of falling when stepping on the leg, but it is not preferable because the average speed is reduced.
  • ZMP control stabilization control
  • the caster angle control unit 200 even if a disturbance is applied during wheel running, the caster angle can be controlled to correct the direction of the casters without applying torque. For this reason, it is possible to compensate for the influence of disturbance and production error applied to the leg tips and realize stable running. In addition, even if the tip of the leg shifts during running due to disturbance, it is compensated by controlling the caster angle, so there is no need to specially consider re-stepping.
  • the above effect can be realized within the framework of a normal control system without adding an actuator, a special mechanism, or a sensor.
  • the caster angle control unit 200 it is not necessary to strengthen the mechanical impedance control of the leg tip as in the comparative example in order to maintain the position of the leg tip with respect to the body. Therefore, it becomes difficult for the disturbance to be transmitted to the body portion, and the influence of the disturbance generated by the road surface on the movement of the moving body 100 itself becomes small. In addition to these effects, the load applied to the links and joints connecting the body to the legs can be reduced, and the strength and rigidity can be reduced, so that the links can be made lighter.
  • FIG. 13 is a flowchart showing an example of the operation of the control unit 180 according to the first embodiment of the present technology. This operation is started, for example, when a predetermined application for moving the moving body 100 is executed.
  • the control unit 180 performs ZMP control by the stabilizer 181 (step S901) and calculates the torsional rigidity K t (step S902). Then, the control unit 180 determines whether or not the current mode is the traveling mode (step S903).
  • step S903 If a running mode (step S903: Yes), the control unit 180 calculates the parameters relating to the caster angle (such as p z / p x and phi) (step S904). On the other hand, if the walking mode (step S903: No), the control unit 180 calculates the mechanical impedance K 1 (step S905). After step S904 or S905, the control unit 180 controls the actuator based on the calculated value (step S906). After step S906, the control unit 180 ends the operation.
  • the parameters relating to the caster angle such as p z / p x and phi
  • the control unit 180 considers not only the stabilization characteristics of the relative position and posture of the leg tips but also the dynamic characteristics of the tire expressed by the magic formula tire model and the like, and is stable only in the disturbance of a specific frequency band. Control may be performed so as to secure the above. For example, it can be designed to suppress a desired frequency band by constructing a control system by a loop shaping method. Specifically, the control unit 180 may adjust the calculated values of S904 and S905 if a disturbance in a specific frequency band occurs immediately before step S906 in the figure.
  • the control unit 180 controls the support legs based on the target value of the posture and the ZMP, and controls the caster angle based on the target value.
  • Road surface resistance can be generated according to the caster angle. Due to this road surface resistance, the restoring moment acts on the casters, so that the stability during wheel running can be improved.
  • the moving body 100 changes its posture without assuming that it carries the luggage, but when the moving body 100 changes its posture while carrying the luggage, the luggage changes. There is a risk of falling.
  • the moving body 100 of the second embodiment is different from the first embodiment in that it further includes a loading platform and a lift that keeps the loading platform horizontal.
  • FIG. 14 is a side view showing a configuration example of the mobile body 100 according to the second embodiment of the present technology.
  • the moving body 100 of the second embodiment is different from the first embodiment in that the lifts 191 and 192 and the loading platform 193 are further provided.
  • the loading platform 193 is a plate-shaped member on which luggage is placed.
  • the lifts 191 and 192 are members that support the loading platform 193.
  • the lift 191 is located at the front of the fuselage 110 and the lift 192 is located at the rear.
  • Each of the lifts 191 and 192 comprises, for example, two links and joints connecting the links. This joint can be rotated about the pitch axis by an actuator. By controlling the pitch angle of the joints of the lifts 191 and 192, the lifts 191 and 192 can be expanded and contracted to move the front and rear parts of the loading platform 193 up and down independently.
  • the lifts 191 and 192 are composed of links and joints, but the lifts 191 and 192 are not limited to this configuration as long as they can move the loading platform up and down.
  • a single link that expands and contracts along the Z axis with an actuator can also be used as lifts 191 and 192.
  • FIG. 15 is a block diagram showing a configuration example of the mobile body 100 according to the second embodiment of the present technology.
  • the moving body 100 of the second embodiment is different from the first embodiment in that a lift control unit 183 is further provided in the control unit 180.
  • the stabilizer 181 of the second embodiment also supplies the attitude information to the lift control unit 183.
  • the sensor group 171 of the second embodiment further includes sensors for detecting the respective angles of the lifts 191 and 192, and the sensor data thereof is supplied to the lift control unit 183.
  • the actuator group 172 of the second embodiment further includes an actuator for driving the joints of the lifts 191 and 192, respectively.
  • the lift control unit 183 controls the lifts 191 and 192 so that the loading platform 193 is horizontal based on the posture indicated by the posture information.
  • the lift control unit 183 makes one of the lifts 191 and 192 higher than the other by controlling the actuator according to the pitch angle.
  • FIG. 16 is a diagram for explaining a control method of the lifts 191 and 192 in the second embodiment of the present technology.
  • the lift control unit 183 extends the front lift 191 and contracts the rear lift 192.
  • the loading platform 193 can be kept horizontal and the luggage can be prevented from falling.
  • the lift control unit 183 may contract the front lift 191 and extend the rear lift 192.
  • the lift control unit 183 controls the lifts 191 and 192 based on the posture, so that the loading platform 193 is horizontal even when the posture is changed. It can be kept and the loading platform can be prevented from falling.
  • the body portion 110 is composed of one member, but the body portion 110 can be separated into two.
  • the moving body 100 of the third embodiment is different from the first embodiment in that the body portion is separated into two.
  • FIG. 17 is a side view showing a configuration example of the mobile body 100 according to the third embodiment of the present technology.
  • the moving body 100 of the third embodiment is different from the first embodiment in that the body portion 110 includes a front body portion 111, a rear body portion 112, and a connecting portion 310.
  • the front body portion 111 is a member to which the support legs 120 and 140 are attached, and is provided on the front side of the moving body 100.
  • the rear body portion 112 is a member to which the support legs 130 and 150 are attached, and is provided on the rear side of the moving body 100.
  • the connecting portion 310 connects the front fuselage portion 111 to the rear fuselage portion 112.
  • the connection 310 comprises anterior joints 311s, links 312 and posterior joints 313.
  • the anterior joint 311 is a joint that connects the anterior body portion 111 and the link 312, and can be rotated around the pitch axis by an actuator.
  • the posterior joint 313 is a joint that connects the posterior fuselage portion 112 and the link 312, and can be rotated around the pitch axis by an actuator.
  • the link 312 is a member that connects the front joint 311 and the rear body portion 112.
  • control unit 180 can independently control the posture of the front body portion 111 and the posture of the rear body portion 112. As a result, even if one of the front body portion 111 and the rear body portion 112 slightly loses its posture, the other posture is not significantly affected, so that the stability of the entire moving body 100 can be further improved.
  • control unit 180 independently controls the postures of the front body portion 111 and the rear body portion 112, so that the entire moving body 100 is stable.
  • the sex can be improved.
  • the moving body 100 changes its posture without assuming that it will carry the luggage, but when the moving body 100 changes its posture while carrying the luggage, the luggage is changed. There is a risk of falling.
  • the moving body 100 of the fourth embodiment is different from the third embodiment in that it further includes a loading platform and a lift that keeps the loading platform horizontal.
  • FIG. 18 is a side view showing a configuration example of the mobile body 100 according to the fourth embodiment of the present technology.
  • the moving body 100 of the fourth embodiment is different from the third embodiment in that the lifts 194 and 195 and the loading platform 193 are further provided.
  • the lifts 194 and 195 consist of a single link that supports the loading platform 193 and expands and contracts along the Z direction.
  • control unit 180 of the fourth embodiment is the same as that of the second embodiment.
  • the lift control unit 183 controls the lifts 191 and 192 based on the posture, so that the loading platform 193 is horizontal even when the posture is changed. It can be kept and the loading platform can be prevented from falling.
  • the moving body 100 has the same mounting angles of the front support legs 120 and 140 and the rear support legs 130 and 150, and the caster angle in the initial state is set to the front. It was the same as the rear. However, since the minimum turning radius becomes larger as the caster angle is larger, it is particularly desirable to make the caster angle of the front support leg smaller than that of the rear in order to make it easier to bend.
  • This fifth embodiment differs from the first embodiment in that the mounting angles of the front support legs 120 and 140 and the mounting angles of the rear support legs 130 and 150 are different.
  • FIG. 19 is a side view showing a configuration example of the mobile body 100 according to the fifth embodiment of the present technology.
  • Mobile unit 100 in the fifth embodiment, the first embodiment and the mounting angle phi 0f the front support legs 120 and 140, in the mounting angle phi 0r of the rear support legs 130 and 150 are different Different from.
  • the front mounting angle ⁇ 0f is set to a value smaller than the rear mounting angle ⁇ 0r .
  • the front caster angle in the initial state can be made smaller than that of the rear. Therefore, the moving body 100 is more likely to bend than when the front mounting angle and the rear mounting angle are the same.
  • the straight-line stability of the front support legs 120 and 140 may be prioritized over the rear, and the front mounting angle ⁇ 0f may be set to a value larger than the rear mounting angle ⁇ 0r .
  • each of the first to fourth embodiments can be applied to the fifth embodiment.
  • the caster angle in the initial state is set to the front. It can be a different value from the rear.
  • the control unit 180 controls the caster angle to improve the stability of the moving body 100, but when the unevenness or step on the road surface is larger than expected, the posture is lost. There is a risk.
  • the moving body 100 in the sixth embodiment is different from the first embodiment in that a damper is provided in the caster to improve the stability.
  • FIG. 20 is a cross-sectional view showing a configuration example of the caster 161 according to the sixth embodiment of the present technology.
  • the caster 161 of the sixth embodiment includes a wheel portion 166 and a damper 165.
  • the wheel portion 166 is a circular part attached to the axle.
  • the damper 165 is a component that expands and contracts along the Z direction perpendicular to the road surface.
  • the damper 165 is provided between the axle and the tip of the link 124.
  • an elastic body spring, oil damper, etc.
  • Each configuration of casters 162 to 164 is the same as that of casters 161.
  • the damper 165 expands and contracts, the caster angle can be increased according to the load, and the stability of the moving body 100 can be improved.
  • the support leg 120 or the like is provided with the first joint 121 that rotates about only one axis (roll axis), but in this configuration, the movable range of the first joint is increased. It may not be possible to secure enough.
  • the moving body 100 of the seventh embodiment is different from the first embodiment in that a first joint that rotates about two axes is provided to widen the movable range.
  • FIG. 21 is a side view showing a configuration example of the mobile body 100 according to the seventh embodiment of the present technology.
  • the moving body 100 of the seventh embodiment is different from the first embodiment in that the support leg 120 is provided with the first joint 126 instead of the first joint 121.
  • the first joint 126 is a biaxial joint that rotates around two axes (roll axis, pitch axis, etc.).
  • Each of the support legs 130, 140 and 150 is provided with a biaxial first joint as in the support leg 120.
  • the movable range of the support leg 120 can be widened as compared with the first embodiment in which the first joint 121 is uniaxial.
  • the movable range of the support leg is increased as compared with the case where the uniaxial first joint is provided. Can be wide.
  • Eighth Embodiment> In the first embodiment described above, four support legs are attached to the body portion 110, but as the number of support legs increases, the number of parts increases, and the manufacturing cost of the moving body 100 may increase. is there. Further, as the number of supporting legs increases, the area of the supporting polygon increases, which may make it difficult to move to a narrow place.
  • the moving body 100 of the eighth embodiment is different from the first embodiment in that the number of supporting legs is reduced to two.
  • FIG. 22 is a side view showing a configuration example of the mobile body 100 according to the eighth embodiment of the present technology.
  • the moving body 100 of the eighth embodiment is different from the first embodiment in that only the support legs 120 and 140 are attached to the body portion 110.
  • the support legs are set to two legs, the manufacturing cost is reduced as compared with the case of four legs, and the movement to a narrow place becomes easy.
  • the processing procedure described in the above-described embodiment may be regarded as a method having these series of procedures, and as a program for causing a computer to execute these series of procedures or as a recording medium for storing the program. You may catch it.
  • a recording medium for example, a CD (Compact Disc), MD (MiniDisc), DVD (Digital Versatile Disc), memory card, Blu-ray Disc (Blu-ray (registered trademark) Disc) and the like can be used.
  • the present technology can have the following configurations. (1) Multiple support legs with their roots attached to the body and casters attached to the tips, A stabilizer that controls the ground contact position of the caster of each of the plurality of support legs based on the target value of the posture of the body portion, and A moving body including a caster angle control unit that controls each caster angle of the casters based on the target value. (2) The caster angle control unit has a road surface with respect to the caster trail of the caster based on the mechanical impedance and the torsional rigidity of each of the plurality of support legs when the moving body shifts to the traveling mode in which the moving body travels on wheels.
  • the moving body according to (1) above wherein the ratio of the height from the base to the base and a new target value are obtained.
  • the caster angle control unit has the torsional rigidity of each of the plurality of support legs, the target value, the height from the road surface to the base, and the caster.
  • the moving body according to (1) or (2) above wherein the mechanical impedance is obtained based on the caster trail of the above.
  • Multiple lifts that support the loading platform and The moving body according to any one of (1) to (3) above, further comprising a lift control unit that controls a plurality of lifts based on the target value.
  • the caster includes a wheel portion and a damper that expands and contracts along a direction perpendicular to the road surface.
  • Each of the plurality of support legs includes a first joint and a second joint provided at the base, and a third joint provided at the tip.
  • the first joint is a biaxial joint.
  • Moving body 110 Body part 111 Front body part 112 Rear body part 120, 130, 140, 150 Support legs 121, 126 First joint 122, 124, 312 Link 123 Second joint 125 Third joint 161 to 164 Caster 165 Damper 166 Wheel part 171 Sensor group 172 Actuator group 180 Control unit 181 Stabilizer 182 Road surface condition analysis unit 183 Lift control unit 191 Mode control unit 231 and 241 Parameter calculation unit 232, 242 Mechanical impedance calculation unit 233, 243 Actuator control unit 240 Travel mode control unit 250 Selection unit 310 Connection unit 311 Anterior joint 313 Rear joint

Landscapes

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Abstract

キャスター付の複数の支持脚を設けた移動体において、車輪走行時の安定性を向上させる。　移動体は、それぞれの付け根が胴体部に取付けられ、先端にキャスターが取付けられた複数の支持脚と、安定化器と、キャスター角制御部とを具備する。安定化器は、複数の支持脚のそれぞれのキャスターの接地位置を胴体部の姿勢の目標値に基づいて制御する。キャスター角制御部は、目標値に基づいてキャスターのそれぞれのキャスター角を制御する。

Description

移動体、および、移動体の制御方法
　本技術は、移動体に関する。詳しくは、複数の支持脚により移動することができる移動体、および、移動体の制御方法に関する。
　従来より、複数の支持脚を可動させて歩行することにより、障害物や段差などを越えることができる移動体が、荷物の運搬や警備、娯楽の提供などの様々な目的で用いられている。このような移動体は、ロボットとも呼ばれる。一般に、支持脚を可動させる移動体の歩行による移動は、車輪走行よりも移動速度が遅くなる。そこで、支持脚の先端にキャスターを取り付け、歩行に加えて車輪走行も行うことができるようにした移動体が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００９－１５４２５６号公報
　上述の移動体は、車輪走行が容易な平地などの移動時には車輪走行を行う走行モードに移行し、車輪走行が困難な不整地などの移動時には歩行を行う歩行モードに移行することにより、移動速度向上と不整地踏破性の向上との両立を図っている。しかしながら、この移動体では、走行モードにおいて路面上の障害物や段差を避けるために、支持脚の接地位置を変えた結果、姿勢を崩すことがある。この場合であっても移動体は、例えば、別の支持脚を地面から一旦離して姿勢が安定するように踏み直せば、姿勢を立て直すことができるが、走行中の支持脚の踏み直しは、転倒のリスクが伴う。走行速度を一時的に低下させれば、支持脚を踏み直す際の転倒のリスクを軽減することができるが、平均速度が低下してしまうため、好ましくない。このように、上述の移動体では、車輪走行する際に、安定性を向上させることが困難である。
　本技術はこのような状況に鑑みて生み出されたものであり、キャスター付の複数の支持脚を設けた移動体において、車輪走行時の安定性を向上させることを目的とする。
　本技術は、上述の問題点を解消するためになされたものであり、その第１の側面は、それぞれの付け根が胴体部に取付けられ、先端にキャスターが取付けられた複数の支持脚と、上記複数の支持脚のそれぞれの上記キャスターの接地位置を上記胴体部の姿勢の目標値に基づいて制御する安定化器と、上記目標値に基づいて上記キャスターのそれぞれのキャスター角を制御するキャスター角制御部とを具備する移動体、および、その制御方法である。これにより、姿勢の目標値に基づいてキャスター角が制御されるという作用をもたらす。
　また、この第１の側面において、上記キャスター角制御部は、上記移動体が車輪走行を行う走行モードに移行した場合には機械インピーダンスと上記複数の支持脚のそれぞれのねじり剛性とに基づいて上記キャスターのキャスタートレイルに対する路面から上記付け根までの高さの比率と新たな目標値とを求めてもよい。これにより、走行モードにおいて、キャスタートレイルに対する高さの比率と新たな目標値とが求められるという作用をもたらす。
　また、この第１の側面において、上記キャスター角制御部は、上記移動体が歩行を行う歩行モードに移行した場合には上記複数の支持脚のそれぞれのねじり剛性と上記目標値と路面から上記付け根までの高さと上記キャスターのキャスタートレイルとに基づいて機械インピーダンスを求めてもよい。これにより、歩行モードにおいて機械インピーダンスが求められるという作用をもたらす。
　また、この第１の側面において、荷台を支持する複数のリフトと、上記目標値に基づいて複数のリフトを制御するリフト制御部とをさらに具備することもできる。これにより、目標値に基づいてリフトが制御されるという作用をもたらす。
　また、この第１の側面において、上記胴体部は、前方胴体部と後方胴体部と上記前方胴体部を上記後方胴体部に接続する接続部とを備えてもよい。これにより、前方胴体部と後方胴体部とのそれぞれの姿勢が独立に制御されるという作用をもたらす。
　また、この第１の側面において、上記キャスターは、車輪部と上記路面に垂直な方向に沿って伸縮するダンパーとを備えてもよい。これにより、加重がかかった際にキャスター角度が大きくなるという作用をもたらす。
　また、この第１の側面において、上記複数の支持脚のそれぞれは、上記付け根に設けられた第１関節と第２関節と上記先端に設けられた第３関節とを備え、上記第１関節は、２軸性の関節であってもよい。これにより、支持脚の可動範囲が広くなるという作用をもたらす。
　また、この第１の側面において、上記複数の支持脚は、一対の前方支持脚と一対の後方支持脚とからなるものであってもよい。これにより、４脚のそれぞれのキャスター角が制御されるという作用をもたらす。
　また、この第１の側面において、上記一対の前方支持脚のそれぞれの上記付け根の取付け角は、上記一対の後方支持脚と異なってもよい。これにより、初期状態のキャスター角を前方と後方とで異なる値になるという作用をもたらす。
　また、この第１の側面において、上記複数の支持脚の個数は、２つであってもよい。これにより、２脚のそれぞれのキャスター角が制御されるという作用をもたらす。
本技術の第１の実施の形態における移動体の外観図の一例である。 本技術の第１の実施の形態における移動体の一構成例を示すブロック図である。 本技術の第１の実施の形態におけるキャスター角制御部の一構成例を示すブロック図である。 本技術の第１の実施の形態における支持脚の一構成例を示す側面図である。 本技術の第１の実施の形態における第１関節および第３関節の回転軸を説明するための図である。 本技術の第１の実施の形態における歩行モード制御部の一構成例を示すブロック図である。 本技術の第１の実施の形態における走行モード制御部の一構成例を示すブロック図である。 本技術の第１の実施の形態における取付け角の一例を示す側面図である。 本技術の第１の実施の形態における斜面を走行する際の処理を説明するための図である。 本技術の第１の実施の形態におけるキャスター角を付けた際の効果を説明するための図である。 本技術の第１の実施の形態における制御部の制御を説明するための図である。 本技術の第１の実施の形態におけるスタビライザおよびキャスター角制御部の制御を説明するための図である。 本技術の第１の実施の形態における制御部の動作の一例を示すフローチャートである。 本技術の第２の実施の形態における移動体の一構成例を示す側面図である。 本技術の第２の実施の形態における移動体の一構成例を示すブロック図である。 本技術の第２の実施の形態におけるリフトの制御方法を説明するための図である。 本技術の第３の実施の形態における移動体の一構成例を示す側面図である。 本技術の第４の実施の形態における移動体の一構成例を示す側面図である。 本技術の第５の実施の形態における移動体の一構成例を示す側面図である。 本技術の第６の実施の形態におけるキャスターの一構成例を示す断面図である。 本技術の第７の実施の形態における移動体の一構成例を示す側面図である。 本技術の第８の実施の形態における移動体の一構成例を示す側面図である。
　以下、本技術を実施するための形態（以下、実施の形態と称する）について説明する。説明は以下の順序により行う。
　１．第１の実施の形態（キャスター角を制御する例）
　２．第２の実施の形態（リフトおよびキャスター角を制御する例）
　３．第３の実施の形態（胴体部を２つに分離し、キャスター角を制御する例）
　４．第４の実施の形態（胴体部を２つに分離し、リフトおよびキャスター角を制御する例）
　５．第５の実施の形態（前方の取付け角を後方と異なる値にし、キャスター角を制御する例）
　６．第６の実施の形態（ダンパーを設け、キャスター角を制御する例）
　７．第７の実施の形態（２軸性関節を設け、キャスター角を制御する例）
　８．第８の実施の形態（２脚のそれぞれのキャスター角を制御する例）
　９．移動体への応用例
　＜１．第１の実施の形態＞
　［移動体の構成例］
　図１は、本技術の第１の実施の形態における移動体１００の外観図の一例である。この移動体１００は、荷物の運搬や警備、娯楽の提供などの様々な用途に用いられる無人のロボットであり、胴体部１１０と、複数の支持脚とを備える。例えば、支持脚１２０、１３０、１４０および１５０の４本が移動体１００に設けられる。
　胴体部１１０は、細長い形状のパーツであり、その内部には、４本の支持脚（支持脚１２０等）を制御する制御部１８０が設けられる。
　また、支持脚１２０、１３０、１４０および１５０のそれぞれの付け根は、胴体部１１０に取付けられ、先端にはキャスター１６１乃至１６４が取り付けられる。このようにロボットの腕や脚の先端に取り付けられる部材は、エンドエフェクタとも呼ばれる。
　また、細長い胴体部１１０の両端の一方から他方への方向を前方として、支持脚１２０および１４０は、前側に取付けられ、支持脚１３０および１５０は、後ろ側に取付けられる。なお、支持脚１２０および１４０は、特許請求の範囲に記載の前方支持脚の一例であり、支持脚１３０および１５０は、特許請求の範囲に記載の後方支持脚の一例である。
　支持脚１２０等のそれぞれには、複数の関節と、それらの関節を駆動させるアクチュエータとが設けられる。関節の個数や関節軸については後述する。
　また、移動体１００には、アクチュエータの角度を検出するセンサー、路面を撮像するイメージセンサー、加速度センサーやジャイロセンサーなどの各種のセンサー（不図示）が設けられる。加速度センサーやジャイロセンサーは、例えば、慣性計測装置（ＩＭＵ：Inertial Measurement Unit）内に設けられる。
　図２は、本技術の第１の実施の形態における移動体１００の一構成例を示すブロック図である。この移動体１００は、センサー群１７１、制御部１８０と、４本の支持脚（支持脚１２０等）とを備える。支持脚のそれぞれにはアクチュエータ群１７２が設けられる。また、制御部１８０は、スタビライザ１８１、路面状況解析部１８２およびキャスター角制御部２００を備える。
　センサー群１７１は、移動体１００の内部や外部の状況を検出するセンサー群である。例えば、アクチュエータの角度を検出するセンサー、路面を撮像するイメージセンサー、加速度センサーやジャイロセンサーなどがセンサー群１７１として設けられる。センサー群１７１は、検出したデータを制御部１８０に供給する。
　アクチュエータ群１７２は、支持脚１２０等のそれぞれの関節を稼動させるアクチュエータ群である。
　スタビライザ１８１は、転倒回避のための安定化制御（例えば、ＺＭＰ制御）を行うものである。ＺＭＰ制御を行う場合、スタビライザ１８１は、支持脚１２０等のそれぞれの脚先（キャスター１６１乃至１６４）の接地位置を、ゼロモーメントポイント（ＺＭＰ：Zero Moment Point)と胴体部１１０の姿勢の目標値とに基づいて制御する。ここで、ＺＭＰは、垂直床反力の作用重心点を意味し、ＺＭＰを用いて行う姿勢制御は、ＺＭＰ制御と呼ばれる。また、胴体部１１０の姿勢は、例えば、胴体部１１０のピッチ角により表される。
　スタビライザ１８１は、現在の胴体部１１０の姿勢（ピッチ角など）の現在値をＩＭＵなどから取得する。そして、スタビライザ１８１は、その現在値と、ＺＭＰが支持多角形内に位置するような姿勢の目標値との差から、現在の遊脚が次に接地すべき位置と現在接地している支持脚の鉛直方向に発生すべき力とを算出する。ここで、遊脚は、路面から脚先が離れた支持脚であり、支持多角形は、脚先の描く多角形である。スタビライザ１８１は、算出値を、脚先の現在の接地位置と、脚先の機械インピーダンスとともに、逆動力学ソルバに入力する。ここで、逆動力学ソルバは、関節の角度、角速度や角加速度が入力された際に、関節に与えるトルクを算出するためのプログラムである。
　そして、スタビライザ１８１は、姿勢の目標値から算出したトルクの値をトルクの目標値として、アクチュエータ群１７２内の対応するアクチュエータに出力する。また、スタビライザ１８１は、姿勢の目標値を示す姿勢情報をキャスター角制御部２００に供給する。なお、スタビライザ１８１は、特許請求の範囲に記載の安定化器の一例である。
　路面状況解析部１８２は、イメージセンサーなどからのデータを用いて、路面の状況を解析するものである。この路面状況解析部１８２は、解析結果に基づいて、歩行モードおよび走行モードのいずれかを示すモード信号を生成し、キャスター角制御部２００に出力する。ここで、歩行モードは、移動体１００が歩行により移動するモードであり、走行モードは、移動体１００が車輪走行により移動するモードである。例えば、路面が平らで障害物がほとんどない場合には、走行モードが優先的に設定され、路面が凸凹であったり、障害物が存在する場合には歩行モードが優先的に設定される。
　キャスター角制御部２００は、姿勢情報に基づいてキャスター１６１乃至１６４のキャスター角を制御するものである。このキャスター角制御部２００は、制御内容に基づいてトルクの目標値を算出し、アクチュエータ群１７２内の対応するアクチュエータに出力する。
　なお、移動体１００は、路面状況の解析結果に基づいて、歩行モードおよび走行モードのいずれかにモードを切り替えているが、この構成に限定されない。移動体１００の外部と通信する通信インターフェースをさらに具備し、外部からのコマンドに従ってモードを切り替えることもできる。
　［キャスター角制御部の構成例］
　図３は、本技術の第１の実施の形態におけるキャスター角制御部２００の一構成例を示すブロック図である。このキャスター角制御部２００は、姿勢毎ねじり剛性マップ２１０、ねじり剛性取得部２２０、歩行モード制御部２３０および走行モード制御部２４０および選択部２５０を備える。
　姿勢毎ねじり剛性マップ２１０は、胴体部１１０の代表的な姿勢ごとに、そのときの支持脚１２０等のそれぞれのねじり剛性を記憶するものである。
　ねじり剛性取得部２２０は、スタビライザ１８１からの姿勢情報に基づいて支持脚ごとにねじり剛性を求めるものである。このねじり剛性取得部２２０は、姿勢情報の示す姿勢に対応するねじり剛性を、姿勢毎ねじり剛性マップ２１０から読み出す。姿勢に対応するねじり剛性が記憶されていない場合にねじり剛性取得部２２０は、線形補間により、ねじり剛性を求める。ねじり剛性取得部２２０は、求めたねじり剛性Ｋｔを歩行モード制御部２３０および走行モード制御部２４０に供給する。
　歩行モード制御部２３０は、路面状況解析部１８２からのモード信号が歩行モードを示す場合に、一定の条件を満たす関節の機械インピーダンスＫ１を算出するものである。この歩行モード制御部２３０は、算出結果に基づいてアクチュエータの角度やトルクを支持するアクチュエータ制御情報を生成し、選択部２５０に供給する。また、歩行モード制御部２３０は、算出した機械インピーダンスＫ１を走行モード制御部２４０に供給する。
　走行モード制御部２４０は、モード信号が走行モードを示す場合に、キャスター角に関連するパラメータを算出するものである。算出するパラメータの内容については後述する。この走行モード制御部２４０は、算出結果に基づいてアクチュエータ制御情報を生成し、選択部２５０に供給する。
　選択部２５０は、モード信号に従って、歩行モード制御部２３０および走行モード制御部２４０のいずれかのアクチュエータ制御情報を選択し、アクチュエータ群１７２に供給するものである。歩行モードの場合には、歩行モード制御部２３０の出力が選択され、走行モードの場合には、走行モード制御部２４０の出力が選択される。
　［支持脚の構成例］
　図４は、本技術の第１の実施の形態における支持脚１２０の一構成例を示す側面図である。この支持脚１２０は、第１関節１２１、リンク１２２、第２関節１２３、リンク１２４および第３関節１２５を備える。
　以下、移動体１００の進行方向に平行な軸を「Ｘ軸」とし、路面に垂直な方向を「Ｚ軸」とする。また、Ｘ軸およびＺ軸に垂直な軸を「Ｚ軸」とする。関節がこれらの軸周りに回転する場合、Ｘ軸は、ロール軸に該当し、Ｙ軸は、ピッチ軸に該当し、Ｚ軸は、ヨー軸に該当する。
　第１関節１２１は、支持脚１２０の付け根に設けられる関節であり、支持脚１２０を人間の腕に例えると、肩関節に該当する。リンク１２２の軸に垂直な直線と、胴体部１１０の長手方向に平行な直線とのなすピッチ角を取付け角として、第１関節１２１は、その取付け角が固定値φ０となるように取り付けられる。また、第１関節１２１は、アクチュエータにより、ロール軸に対する角度がφ０となる所定の軸周りに回転する。この第１関節１２１の回転軸は、φ０が「０」度でない場合、厳密にはロール軸に該当しないが、説明の便宜上、その場合であっても、以下、ロール軸として扱う。
　また、第２関節１２３は、アクチュエータにより、ピッチ軸周りに回転するものであり、支持脚１２０を人間の腕に例えると、肘関節に該当する。第３関節１２５は、アクチュエータにより、ピッチ軸およびヨー軸周りに回転するものであり、支持脚１２０を人間の腕に例えると、手首関節に該当する。
　リンク１２２は、第１関節１２１と第２関節１２３とを接続する部材である。リンク１２４は、第２関節１２３および第３関節１２５を接続する部材である。
　また、支持脚１３０、１４０および１５０のそれぞれの構成は、支持脚１２０と同様である。
　図５は、本技術の第１の実施の形態における第１関節１２１および第３関節１２５の回転軸を説明するための図である。同図におけるａは、第１関節１２１の回転軸（すなわち、ロール軸）から、その第１関節１２１を見た図である。同図におけるｂは、第３関節１２５の回転軸のうちヨー軸から、キャスター１６１を見た上面図である。
　前述したようにスタビライザ１８１は、転倒回避のための安定化制御（ＺＭＰ制御など）を行うが、その制御の結果、支持脚の脚先が初期状態よりも開いてしまう（あるいは、閉じてしまう）ことがある。また、走行中に、キャスター１６１等に対して外乱が作用し、位置が微小にずれる場合がある。移動体１００が直進走行する場合を想定すると、これらの時には、キャスター１６１等に対して、その側面に垂直な方向（言い換えれば、横方向）に力が働く。この力を以下、「横力」と称する。ここで、直進走行中に横力が生じる状態となった際に、キャスター１６１の向きや姿勢が発散ないし振動せずに復元し、特定の向きや、姿勢に収束する条件について考える。
　まず、同図におけるａに例示するように第１関節１２１のロール軸周りに働くモーメント（すなわち、トルク）と、同図におけるｂに例示するようにキャスター１６１のヨー軸周りのモーメントとを考える。前者のトルクＴ１と、キャスター１６１の側面方向（すなわち、Ｙ方向）に働く横力ＦＳのロール軸周りの成分とが釣り合うことから、次の式が成立する。
　　Ｔ１＝ｐｚｃｏｓ（φ）ＦＳ＝Ｋ１Δθ　　　　　　　　・・・式１
上式において、トルクＴ１の単位は、例えば、ニュートンメートル（Ｎｍ）である。ｐｚは、路面から支持脚１２０の付け根までの高さであり、単位は、例えば、メートル（ｍ）である。ｃｏｓ（）は、正弦関数を示す。φは、胴体部１１０の長手方向と路面とがなす角度（言い換えれば、ピッチ角）である。Δθは、キャスター１６１のヨー角の微小な変化である。φおよびΔθの単位は、例えば、ラジアン（ｒａｄ）である。横力Ｆｓの単位は、例えば、ニュートン（Ｎ）である。
　また、支持脚１２０のねじり剛性をＫｔとし、横力ＦＳによる姿勢変化によって、キャスター１６１のヨー角がβＦだけ変化したとすると、次の式が成立する。
　　ＫｔβＦ＝ＦＳｐｘ　　　　　　　　　　　　　　　　　・・・式２
上式において、ねじり剛性Ｋｔの単位は、例えば、ニュートン毎メートル（Ｎ／ｍ）である。角度βＦの単位は、例えば、ラジアン（ｒａｄ）である。
　また、幾何的な拘束から、第１関節１２１のロール角がθだけ変化したときのキャスター１６１のヨー軸周りの変化量をβθとすると、次の式が成立する。
　　ｔａｎβθ＝ｓｉｎθｔａｎφ　　　　　　　　　　　・・・式３
上式において、ｔａｎは、正接関数であり、ｓｉｎは、余弦関数である。角度βθおよびθの単位は、例えば、ラジアン（ｒａｄ）である。
　ここで、キャスター１６１に生じたヨー軸周りの横滑りの角度をβとすると、次の式が成立する。
　　β＝βθ－βＦ　　　　　　　　　　　　　　　　　　・・・式４
　式４に式２および式３を代入すると、次の式が得られる。
　　β＝ａｔａｎ（ｓｉｎθｔａｎφ）－ＦＳｐｘ／Ｋｔ　・・・式５
上式において、ａｔａｎ（）は、逆正接関数である。ｐｘは、リンク１２４に沿った直線が路面と交わる点から、付け根までのＸ軸上の距離であり、単位は、例えば、メートル（ｍ）である。このｐｘは、一般にキャスタートレイルと呼ばれる。
　角度θは、Δθであるものとすると、式５は、次の式に置き換えられる。
　　β＝ａｔａｎ（ｓｉｎΔθｔａｎφ）－ＦＳｐｘ／Ｋｔ・・・式６
　式６に式１を代入すると、次の式が得られる。
　　β＝ａｔａｎ｛ｔａｎφｓｉｎ（ＦＳｐｚｃｏｓφ／Ｋ１）｝
　　　　－（ＦＳｐｘ／Ｋｔ）　　　　　　　　　　　　　・・・式７
　角度φが十分に小さい値であるものとすると、式７は、次の式に近似することができる。
　　β＝（ＦＳｐｚφ／Ｋ１）－（ＦＳｐｘ／Ｋｔ）
　　　＝｛（ｐｚφ／Ｋ１）－ｐｘ／Ｋｔ｝ＦＳ　　　　　　・・・式８
　横力ＦＳは、胴体部１１０の外側から内側への方向を正方向とし、角度βは、胴体部１１０の内側から外側への変化量の極性を正とする。この場合、横力ＦＳの性質から、式８の右辺に関する次の条件式が成立する際に、復元モーメントが発生し、キャスター１６１が横滑りせずに安定を維持する。
　　（ｐｚφ／Ｋ１）－ｐｘ／Ｋｔ≧０　　　　　　　　　　・・・式９
　式９を変形すると、次の式が得られる。
　　Ｋ１≦｛（ｐｚφ）／ｐｘ｝Ｋｔ　　　　　　　　　　　　・・・式１０
　また、前方の支持脚１２０および１４０の高さｐｚおよびキャスタートレイルｐｘを同一の値に制御する場合を考える。前方の支持脚の制御中は、後方の支持脚１３０および１５０の高さｐｚおよびキャスタートレイルｐｘは固定値であるものとする。この場合には、支持脚１２０および１４０の可動範囲や伸縮範囲から、次の式が成立する。
　　φ＝ｆ（ｐｚ／ｐｘ）　　　　　　　　　　　　　　　　・・・式１１
上式において、ｆ（）は、ｐｚ／ｐｘの比率が小さくなるほど、ピッチ角φが大きくなる関係を示す所定の関数である。
　なお、後方の支持脚１３０および１５０の高さｐｚおよびキャスタートレイルｐｘを制御する際は、その制御中において前方の支持脚の高さ等を固定すればよい。
　歩行モードにおいて、歩行モード制御部２３０は、ねじり剛性Ｋｔと、現在の高さｐｚおよびキャスタートレイルｐｘの比率とを式１０に代入し、式１０を満たす最大の機械インピーダンスＫ１を算出する。そして、歩行モード制御部２３０は、算出値に基づいてそれぞれの関節のトルクや角度を制御する。
　一方、走行モードにおいて、走行モード制御部２４０は、現在の機械インピーダンスＫ１と、ねじり剛性Ｋｔと式１１とを式１０に代入し、式１０を満たす最小のｐｚ／ｐｘを算出し、その値になるようにそれぞれの関節のトルク等を制御する。算出したｐｚ／ｐｘが大きいほど、キャスター１６１のキャスター角αが大きくなる。ここで、キャスター角αは、リンク１２４に平行な直線と、路面に垂直な垂線とのなす角度である。キャスター角αを「０」度より大きくすることは、一般に「キャスター角を付ける」と表現される。
　なお、キャスターの姿勢（ヨー角など）は、移動体１００が直進することを前提としているが、旋回時などを想定して、特定の姿勢（ヨー角）において安定となるように制御してもよい。
　また、キャスターが固定される支持脚の姿勢（関節のピッチ角など）に関しても直進することを前提としているが、旋回時などの任意の姿勢を念頭に設計してもよい。この場合、切り替えや旋回時などの姿勢に応じて逐次、算出すればよい。
　また、上述の演算では、車輪走行時の安定な機械インピーダンスを、単軸のインピーダンス制御で求めている。しかし、閉リンクやスチュアートプラットフォームのような構造を利用し、２つ以上の軸の結果として表現される仮想軸に対するインピーダンス制御で実現してもよい。また、支持脚のねじり剛性を可変として、そのねじり剛性を変化させることで、走行モードの制御を実現してもよい。
　［歩行モード制御部の構成例］
　図６は、本技術の第１の実施の形態における歩行モード制御部２３０の一構成例を示すブロック図である。この歩行モード制御部２３０は、パラメータ算出部２３１、機械インピーダンス算出部２３２およびアクチュエータ制御部２３３を備える。
　パラメータ算出部２３１は、姿勢（ピッチ角φ）に応じた比率ｐｚ／ｐｘを算出するものである。このパラメータ算出部２３１は、スタビライザ１８１からの姿勢が入力されると、式１１を用いて比率ｐｚ／ｐｘを算出し、機械インピーダンス算出部２３２に供給する。
　機械インピーダンス算出部２３２は、関節の機械インピーダンスＫ１を算出するものである。この機械インピーダンス算出部２３２は、スタビライザ１８１からの姿勢が入力されると、その姿勢と、ねじり剛性取得部２２０からのねじり剛性Ｋｔと、パラメータ算出部２３１からの比率ｐｚ／ｐｘとを式１１に入力する。そして、機械インピーダンス算出部２３２は、式１１を満たす最大の機械インピーダンスＫ１を算出する。機械インピーダンス算出部２３２は、走行モードにおいて一定の周期で機械インピーダンスＫ１を算出し、その算出値をアクチュエータ制御部２３３および走行モード制御部２４０に供給する。
　アクチュエータ制御部２３３は、機械インピーダンスＫ１に基づいて関節のトルクや角度を制御するものである。このアクチュエータ制御部２３３は、予め歩行動作を前提とした機械インピーダンスＫ０を現在値として保持しておく。そして、新たに機械インピーダンスＫ１が算出されると、アクチュエータ制御部２３３は、想定した速度域においてインピーダンスゲインＫ１／Ｋ０が一定の値を保持できるように、アクチュエータにより関節のトルク等を制御する。
　［走行モード制御部の構成例］
　図７は、本技術の第１の実施の形態における走行モード制御部２４０の一構成例を示すブロック図である。この走行モード制御部２４０は、パラメータ算出部２４１、機械インピーダンス算出部２４２およびアクチュエータ制御部２４３を備える。
　パラメータ算出部２４１は、比率ｐｚ／ｐｘを算出するものである。このパラメータ算出部２４１は、走行モードに移行した場合に、歩行モード制御部２３０からの機械インピーダンスＫ１と、ねじり剛性取得部２２０からのねじり剛性Ｋｔと、式１１とを式１０に代入し、式１０を満たす最小の比率ｐｚ／ｐｘを算出する。また、パラメータ算出部２４１は、式１１を用いて、算出した比率ｐｚ／ｐｘに対応する新たな姿勢（ピッチ角φ）を算出する。そして、パラメータ算出部２４１は、算出値を機械インピーダンス算出部２４２およびアクチュエータ制御部２４３に供給する。
　機械インピーダンス算出部２４２は、走行モードにおいて、一定の周期で機械インピーダンスＫ１を算出するものである。この機械インピーダンス算出部２４２は、パラメータ算出部２４１からのピッチ角φに対応する新たなねじり剛性Ｋｔを取得する。例えば、姿勢毎ねじり剛性マップ２１０からの読出し、または、線形補間により、ねじり剛性Ｋｔが取得される。
　そして、機械インピーダンス算出部２４２は、取得したねじり剛性Ｋｔと、パラメータ算出部２４１からの比率ｐｚ／ｐｘおよびピッチ角φとを式１０に代入し、式１０を満たす最大の機械インピーダンスＫ１を新たに算出する。機械インピーダンス算出部２４２は、算出値をパラメータ算出部２４１およびアクチュエータ制御部２４３に供給する。
　また、パラメータ算出部２４１は、機械インピーダンス算出部２４２からの機械インピーダンスＫ１を監視する。そして、設計段階で定められたレンジを逸脱しそうなときにパラメータ算出部２４１は、再度、比率ｐｚ／ｐｘなどを算出して機械インピーダンス算出部２４２およびアクチュエータ制御部２４３に供給する。
　アクチュエータ制御部２４３は、パラメータ算出部２４１または機械インピーダンス算出部２４２の算出値に基づいて関節のトルクや角度を制御するものである。
　図１乃至図７を参照して説明したように、支持脚１２０、１３０、１４０および１５０のそれぞれの付け根は、胴体部１１０に取付けられ、先端にはキャスター１６１乃至１６４が取り付けられている。スタビライザ１８１は、キャスター１６１乃至１６４のそれぞれの接地位置をＺＭＰと胴体部１１０の姿勢の目標値とに基づいて制御する。また、キャスター角制御部２００は、その目標値に基づいてキャスター１６１乃至１６４のそれぞれのキャスター角を制御する。
　また、キャスター角制御部２００内の歩行モード制御部２３０は、歩行モードに移行した際にねじり剛性Ｋｔと、姿勢（ピッチ角φなど）の目標値と、比率ｐｚ／ｐｘとに基づいて、関節の機械インピーダンスＫ１を求める。
　また、キャスター角制御部２００内の走行モード制御部２４０は、走行モードに移行した際に、機械インピーダンスＫ１とねじり剛性Ｋｔとに基づいて比率ｐｚ／ｐｘと新たな姿勢の目標値とを求める。
　図８は、本技術の第１の実施の形態における取付け角の一例を示す側面図である。同図におけるａは、９０度未満の取付け角φ０で支持脚を取り付けた移動体１００の側面図である。同図におけるｂは、９０度の取付け角φ０で支持脚を取り付けた移動体１００の側面図である。
　同図におけるａに例示するように取付け角φ０が、９０度未満である場合には、初期状態において、キャスター角αは、「０」度より大きい。すなわち、キャスター角を付けた状態である。
　一方、同図におけるｂに例示するように取付け角φ０が９０度である場合には、初期状態において、キャスター角αは「０」度である。ただし、この場合であっても制御部１８０の制御により、キャスター角を付けることができる。
　一般に、キャスター角αが大きいほど、移動体が直進する際の走行安定性が向上する一方で、最小旋回半径が大きくなる。この特性を考慮して、適切な取付け角φ０が決定される。
　図９は、本技術の第１の実施の形態における斜面を走行する際の処理を説明するための図である。同図において、Ｙ軸（すなわち、ピッチ軸）周りにおいて、重力に垂直な平面と斜面とのなす角度を斜度φｇとする。このような斜面を走行する場合、制御部１８０は、ＩＭＵなどにより斜度φｇを求め、胴体部１１０の姿勢（ピッチ角φ）に加算する。そして、制御部１８０は、加算値を式１１のφとして、比率ｐｚ／ｐｘや機械インピーダンスＫ１を算出する。なお、制御部１８０は、磁気センサーやＧＰＳ（Global Positioning System）センサーなどを用いて斜度φｇを求めることもできる。
　なお、Ｙ軸周りに斜度を持つ斜面を想定しているが、Ｘ軸周りに斜度を持つ斜面を移動体１００が走行することもある。この場合、二輪車同様に、左右方向のキャスターの幅が十分に狭い場合、接地面の変化は考える必要は無く、制御部１８０が左右の支持脚について独立して制御することで、移動体１００は、安定に動作することができる。
　図１０は、本技術の第１の実施の形態におけるキャスター角を付けた際の効果を説明するための図である。同図におけるａは、キャスター角αを付けた際に働く路面抵抗力を説明するための側面図である。同図におけるｂは、路面抵抗力による復元モーメントを説明するためのキャスター１６１の上面図である。同図におけるｃは、復元モーメントにより、安定した状態のキャスター１６１の上面図である。
　同図におけるａに例示するように、制御部１８０は、走行モードにおいてアクチュエータの制御によりキャスター１６１にキャスター角αを付けたものとする。この場合に、キャスター１６１が路面と擦れることにより、その接地面には、進行方向と逆方向に路面抵抗力が発生する。この路面抵抗力は、キャスター角αが大きいほど、大きくなる。同図における白抜きの矢印は、路面抵抗力を示す。
　安定化制御（ＺＭＰ制御など）の結果、同図におけるｂに例示するように、キャスター１６１に横力が作用し、キャスター１６１が進行方向と異なる向きに向いたものとする。ここで、キャスター１６１の向きは、キャスター１６１の車軸に垂直で、路面に平行な直線（すなわち、同図における一点鎖線）の向きを意味する。路面抵抗力が生じると、キャスター１６１が向いた方向と逆の方向に前述の復元モーメントが作用する。この復元モーメントは、路面抵抗力が大きいほど、大きくなる。同図における太い点線は、復元モーメントを示す。
　そして、復元モーメントが十分に大きいと、同図におけるｃに例示するように、復元モーメントにより、キャスター１６１の向きが進行方向と同じになり、キャスター１６１の横滑りが防止される。
　このように、移動体１００は、横力が作用した場合であっても、キャスター角αを大きくして、路面抵抗力を発生させることにより、その路面抵抗力に応じた復元モーメントを作用させることができる。この復元モーメントにより、キャスター１６１の向きが進行方向に戻り、横滑りが抑制される。
　図１１は、本技術の第１の実施の形態における制御部１８０の制御を説明するための図である。同図におけるａは、走行モードの移動体１００の状態の一例を示す外観図である。同図におけるｂは、同図におけるａの状態の移動体１００を前方から見た際の正面図である。同図におけるｃは、支持脚１２０を開いた状態の一例を示す外観図である。同図におけるｄは、同図におけるｃの状態の移動体１００を前方から見た際の正面図である。
　走行モードにおいて、同図におけるａおよびｂに例示するように胴体部１１０のピッチ角が「０」度で、キャスター角がα１であったものとする。そして、移動体１００が走行中に、移動体１００は、例えば、イメージセンサーの撮像した画像データの解析などにより、前方において障害物５００の存在を検知したものとする。
　この場合に移動体が転倒を避けるには、例えば、同図におけるｃおよびｄに例示するように、制御部１８０が支持脚１２０を制御し、脚先を開けばよい。また、障害物５００の他、段差を避けるために移動体１００が支持脚を開くこともある。あるいは、走行中に障害物や段差に支持脚が衝突し、支持脚が開いてしまうこともある。
　図１２は、本技術の第１の実施の形態におけるスタビライザ１８１およびキャスター角制御部２００の制御を説明するための図である。同図におけるａは、スタビライザ１８１の制御を説明するための外観図である。同図におけるｂは、同図におけるａの状態の移動体１００を前方から見た際の正面図である。同図におけるｃは、キャスター角制御部２００の制御を説明するための外観図である。
　制御部１８０が支持脚１２０の脚先を開いた場合、移動体１００を安定させるために、スタビライザ１８１は、同図におけるａおよびｂに例示するように支持脚１４０の脚先を支持脚１２０と同程度に開く。支持脚１２０および１４０の脚先を開いたことにより、胴体部１１０のピッチ角φが大きくなる。この状態では、支持脚１２０および１４０の脚先（キャスター）に対して、外側に向けて横力が作用する。同図における実線の矢印は、横力を示す。この横力が大きいと、キャスターが進行方向と異なる方向に傾き、脚先が徐々に開くおそれがある。
　このときに、キャスター角制御部２００は、同図におけるｃに例示するように、アクチュエータの制御により、ピッチ角φが大きいほどキャスター角を大きくする。例えば、キャスター角は、脚先を開く前の値であるα１より大きなα２に制御される。
　キャスター角を大きくするほど、キャスターに作用する路面抵抗力が大きくなる。その路面抵抗力に応じた復元モーメントによりキャスターの向きが進行方向に戻り、脚先がそれ以上開くことが抑制される。
　ここで、移動体１００に、キャスター角制御部２００を設けない比較例を想定する。この比較例では、同図におけるａに例示するように脚先が開いた場合であっても、スタビライザが支持脚を地面から一旦離して安定化制御（ＺＭＰ制御）により姿勢が安定するように踏み直せば、胴体部１１０の姿勢を立て直すことができる。しかし、走行中の脚の踏み直しは、転倒のリスクが伴う。走行速度を一時的に低下させれば、脚を踏み直す際の転倒のリスクを軽減することができるが、平均速度が低下してしまうため、好ましくない。
　これに対して、キャスター角制御部２００を設けた移動体１００では、車輪走行中に外乱が加わっても、キャスター角の制御により、トルクを加えることなくキャスターの向きを修正することができる。このために、脚先に加わる外乱や制作誤差の影響を補償し、安定な走行を実現できる。また、外乱によって走行中に脚先がずれても、キャスター角の制御により補償されるため踏み直しなどを特別に考慮する必要がなくなる。上記の効果は、アクチュエータの追加や特殊な機構、センサを増設することなく、通常の制御系の枠内で実現することができる。
　また、キャスター角制御部２００を設ければ、胴体に対する脚先の位置の維持のために、比較例のように脚先の機械インピーダンス制御を強める必要がなくなる。このため，胴体部まで外乱が伝達されにくくなり、路面によって発生する外乱が移動体１００自体の運動に与える影響が小さくなる。これらの効果に加えて、胴体から脚先までを結ぶリンクや関節に加わる負荷を小さくし、強度や剛性を低下させることができるため、リンクを軽量化させることができる。
　［制御部の動作例］
　図１３は、本技術の第１の実施の形態における制御部１８０の動作の一例を示すフローチャートである。この動作は、例えば、移動体１００を移動させるための所定のアプリケーションが実行されたときに開始される。
　制御部１８０は、スタビライザ１８１によるＺＭＰ制御を行い（ステップＳ９０１）、ねじり剛性Ｋｔを算出する（ステップＳ９０２）。そして、制御部１８０は、現在のモードが走行モードであるか否かを判断する（ステップＳ９０３）。
　走行モードである場合（ステップＳ９０３：Ｙｅｓ）、制御部１８０は、キャスター角に関連するパラメータ（ｐｚ／ｐｘやφなど）を算出する（ステップＳ９０４）。一方、歩行モードである場合（ステップＳ９０３：Ｎｏ）、制御部１８０は、機械インピーダンスＫ１を算出する（ステップＳ９０５）。ステップＳ９０４またはＳ９０５の後に制御部１８０は、算出値に基づいてアクチュエータを制御する（ステップＳ９０６）。ステップＳ９０６の後に、制御部１８０は、動作を終了する。
　なお、制御部１８０は、脚先の相対位置や姿勢の安定化特性だけでなく、マジックフォーミュラータイヤモデルなどで表現されるタイヤの動特性を考慮し、特定の周波数帯の外乱にのみ安定性を担保するように制御を行ってもよい。例えば、ループ整形法によって制御系を構築することで所望の周波数帯域を抑制するように設計できる。具体的には、制御部１８０は、同図におけるステップＳ９０６の直前において、特定の周波数帯の外乱が発生すれば、Ｓ９０４やＳ９０５の算出値を調整すればよい。
　このように、本技術の第１の実施の形態によれば、制御部１８０が、姿勢の目標値とＺＭＰとに基づいて支持脚を制御し、その目標値に基づいてキャスター角を制御するため、キャスター角に応じた路面抵抗力を発生させることができる。この路面抵抗力により、復元モーメントがキャスターに作用するため、車輪走行時の安定性を向上させることができる。
　＜２．第２の実施の形態＞
　上述の第１の実施の形態では、移動体１００は、荷物を運搬することを想定せずに、姿勢を変更していたが、移動体１００が荷物を運搬しながら姿勢を変更すると、荷物が落下するおそれがある。この第２の実施の形態の移動体１００は、荷台と、荷台を水平に保つリフトとをさらに備える点において第１の実施の形態と異なる。
　図１４は、本技術の第２の実施の形態における移動体１００の一構成例を示す側面図である。この第２の実施の形態の移動体１００は、リフト１９１および１９２と、荷台１９３とをさらに備える点において第１の実施の形態と異なる。
　荷台１９３は、荷物を載置するための板状の部材である。リフト１９１および１９２は、荷台１９３を支持する部材である。リフト１９１は、胴体部１１０の前部に配置され、リフト１９２は、後部に配置される。リフト１９１および１９２のそれぞれは、例えば、２つのリンクと、それらのリンクを接続する関節とから構成される。この関節は、アクチュエータにより、ピッチ軸周りに回転することができる。これらのリフト１９１および１９２の関節のピッチ角を制御することにより伸縮して、荷台１９３の前部と後部とを独立に上下することができる。
　なお、リフト１９１および１９２は、リンクおよび関節から構成されているが、荷台を上下することができるものであれば、この構成に限定されない。例えば、アクチュエータにより、Ｚ軸に沿って伸縮する１本のリンクをリフト１９１および１９２として用いることもできる。
　図１５は、本技術の第２の実施の形態における移動体１００の一構成例を示すブロック図である。この第２の実施の形態の移動体１００は、制御部１８０内に、リフト制御部１８３がさらに設けられる点において第１の実施の形態と異なる。
　また、第２の実施の形態のスタビライザ１８１は、姿勢情報をリフト制御部１８３にも供給する。また、第２の実施の形態のセンサー群１７１は、リフト１９１および１９２のそれぞれの角度を検出するセンサーをさらに含み、それらのセンサーデータは、リフト制御部１８３に供給される。また、第２の実施の形態のアクチュエータ群１７２は、リフト１９１および１９２のそれぞれの関節を駆動するアクチュエータをさらに含む。
　リフト制御部１８３は、姿勢情報の示す姿勢に基づいて、荷台１９３が水平になるようにリフト１９１および１９２を制御するものである。このリフト制御部１８３は、胴体部１１０のピッチ角が「０」度より大きい場合には、その角度に応じて、アクチュエータの制御により、リフト１９１および１９２の一方の高さを他方より高くする。
　図１６は、本技術の第２の実施の形態におけるリフト１９１および１９２の制御方法を説明するための図である。同図に例示するように、胴体部１１０の前部の高さが後部よりも低くなった場合に、リフト制御部１８３は、前側のリフト１９１を伸ばし、後ろ側のリフト１９２を縮める。これにより、荷台１９３を水平に保ち、荷物の落下を防止することができる。
　なお、胴体部１１０の前部の高さが後部よりも高くなった場合は、リフト制御部１８３が前側のリフト１９１を縮め、後ろ側のリフト１９２を伸ばせばよい。
　このように、本技術の第２の実施の形態によれば、姿勢に基づいてリフト制御部１８３がリフト１９１および１９２を制御するため、姿勢が変更された場合であっても荷台１９３を水平に保ち、荷台の落下を防止することができる。
　＜３．第３の実施の形態＞
　上述の第１の実施の形態では、胴体部１１０が１つの部材により構成されていたが、胴体部１１０を２つに分離することもできる。この第３の実施の形態の移動体１００は、胴体部が２つに分離されている点において第１の実施の形態と異なる。
　図１７は、本技術の第３の実施の形態における移動体１００の一構成例を示す側面図である。この第３の実施の形態の移動体１００は、胴体部１１０が前方胴体部１１１、後方胴体部１１２および接続部３１０を備える点において第１の実施の形態と異なる。
　前方胴体部１１１は、支持脚１２０および１４０が取り付けられる部材であり、移動体１００の前側に設けられる。後方胴体部１１２は、支持脚１３０および１５０が取り付けられる部材であり、移動体１００の後ろ側に設けられる。
　接続部３１０は、前方胴体部１１１を後方胴体部１１２に接続するものである。この接続部３１０は、前方関節３１１、リンク３１２および後方関節３１３を備える。
　前方関節３１１は、前方胴体部１１１とリンク３１２とを接続する関節であり、アクチュエータによりピッチ軸周りに回転することができる。後方関節３１３は、後方胴体部１１２とリンク３１２とを接続する関節であり、アクチュエータによりピッチ軸周りに回転することができる。リンク３１２は、前方関節３１１と後方胴体部１１２とを接続する部材である。
　上述の構成により、制御部１８０は、前方胴体部１１１の姿勢と、後方胴体部１１２の姿勢とを独立して制御することができる。これにより、前方胴体部１１１、後方胴体部１１２の一方が多少姿勢を崩しても、他方の姿勢に大きな影響はないため、移動体１００全体の安定性をさらに向上させることができる。
　このように、本技術の第３の実施の形態によれば、制御部１８０が、前方胴体部１１１と後方胴体部１１２とのそれぞれの姿勢を独立して制御するため、移動体１００全体の安定性を向上させることができる。
　＜４．第４の実施の形態＞
　上述の第３の実施の形態では、移動体１００は、荷物を運搬することを想定せずに、姿勢を変更していたが、移動体１００が荷物を運搬しながら姿勢を変更すると、荷物が落下するおそれがある。この第４の実施の形態の移動体１００は、荷台と、荷台を水平に保つリフトとをさらに備える点において第３の実施の形態と異なる。
　図１８は、本技術の第４の実施の形態における移動体１００の一構成例を示す側面図である。この第４の実施の形態の移動体１００は、リフト１９４および１９５と、荷台１９３とをさらに備える点において第３の実施の形態と異なる。リフト１９４および１９５は、荷台１９３を支持し、Ｚ方向に沿って伸縮する１本のリンクからなる。
　また、第４の実施の形態の制御部１８０の構成は、第２の実施の形態と同様である。
　このように、本技術の第４の実施の形態によれば、姿勢に基づいてリフト制御部１８３がリフト１９１および１９２を制御するため、姿勢が変更された場合であっても荷台１９３を水平に保ち、荷台の落下を防止することができる。
　＜５．第５の実施の形態＞
　上述の第１の実施の形態では、移動体１００は、前方の支持脚１２０および１４０の取付け角と、後方の支持脚１３０および１５０の取付け角とを同一にし、初期状態のキャスター角を前方と後方とで同一にしていた。しかし、キャスター角が大きいほど最小旋回半径が大きくなるため、曲がりやすくするためには、特に前方の支持脚のキャスター角を後方よりも小さくすることが望ましい。この第５の実施の形態は、前方の支持脚１２０および１４０の取付け角と、後方の支持脚１３０および１５０の取付け角とが異なる点において第１の実施の形態と異なる。
　図１９は、本技術の第５の実施の形態における移動体１００の一構成例を示す側面図である。この第５の実施の形態の移動体１００は、前方の支持脚１２０および１４０の取付け角φ０ｆと、後方の支持脚１３０および１５０の取付け角φ０ｒとが異なる点において第１の実施の形態と異なる。例えば、前方の取付け角φ０ｆは、後方の取付け角φ０ｒより小さな値に設定される。これにより、初期状態の前方のキャスター角を後方よりも小さくすることができる。したがって、前方の取付け角と、後方の取付け角とが同一の場合よりも、移動体１００が曲がりやすくなる。
　なお、前方の支持脚１２０および１４０の直進安定性を後方よりも優先して、前方の取付け角φ０ｆを、後方の取付け角φ０ｒより大きな値にすることもできる。このように、前後の取付け角を変えることにより、スピン特性や、外乱が生じた際の直進性をチューニングすることができる。
　また、第５の実施の形態に、第１乃至第４の実施の形態のそれぞれを適用することができる。
　このように、本技術の第５の実施の形態では、前方の支持脚１２０および１４０の取付け角と、後方の支持脚１３０および１５０の取付け角とが異なるため、初期状態のキャスター角を前方と後方とで異なる値にすることができる。
　＜６．第６の実施の形態＞
　上述の第１の実施の形態では、制御部１８０がキャスター角を制御して移動体１００の安定性を向上させていたが、路面の凹凸や段差が想定以上に大きい場合には、姿勢を崩すおそれがある。第６の実施の形態における移動体１００は、キャスター内にダンパーを設けて、安定性を向上させた点において第１の実施の形態と異なる。
　図２０は、本技術の第６の実施の形態におけるキャスター１６１の一構成例を示す断面図である。この第６の実施の形態のキャスター１６１は、車輪部１６６とダンパー１６５とを備える。
　車輪部１６６は、車軸に取付けられた円形の部品である。ダンパー１６５は、路面に垂直なＺ方向に沿って伸縮する部品である。このダンパー１６５は、車軸とリンク１２４の先端との間に設けられる。ダンパー１６５として、例えば、弾性体（バネやオイルダンパーなど）が用いられる。
　キャスター１６２乃至１６４のそれぞれの構成は、キャスター１６１と同様である。
　積載荷重や空力的加重などに応じてダンパー１６５が縮むことによって、キャスタートレイルが増大し、キャスター角が大きくなる。これにより、凸凹や段差を乗り越える際に、移動体１００の直進安定性を向上させることができる。
　なお、第６の実施の形態に、第１乃至第４の実施の形態のそれぞれを適用することができる。
　このように、本技術の第６の実施の形態によれば、ダンパー１６５が伸縮するため、加重に応じてキャスター角を増大させて、移動体１００の安定性を向上させることができる。
　＜７．第７の実施の形態＞
　上述の第１の実施の形態では、支持脚１２０等に、１つの軸（ロール軸）のみを中心として回転する第１関節１２１を設けていたが、この構成では、第１関節の可動範囲を十分に確保することができないおそれがある。この第７の実施の形態の移動体１００は、２軸を中心として回転する第１関節を設けて、可動範囲を広くした点において第１の実施の形態と異なる。
　図２１は、本技術の第７の実施の形態における移動体１００の一構成例を示す側面図である。この第７の実施の形態の移動体１００は、支持脚１２０に第１関節１２１の代わりに第１関節１２６を設けた点において第１の実施の形態と異なる。
　第１関節１２６は、２軸（ロール軸およびピッチ軸など）を中心として回転する２軸性の関節である。支持脚１３０、１４０および１５０のそれぞれにも、支持脚１２０と同様に２軸性の第１関節が設けられる。
　第１関節１２６を２軸性の関節とすることにより、第１関節１２１が１軸性の第１の実施の形態と比較して、支持脚１２０の可動範囲を広くすることができる。
　なお、第７の実施の形態に、第１乃至第６の実施の形態のそれぞれを適用することができる。
　このように、本技術の第７の実施の形態によれば、２軸性の第１関節１２６を設けたため、１軸性の第１関節を設ける場合と比較して、支持脚の可動範囲を広くすることができる。
　＜８．第８の実施の形態＞
　上述の第１の実施の形態では、４本の支持脚を胴体部１１０に取付けていたが、支持脚の本数が多いほど、部品点数が多くなり、移動体１００の製造コストが増大するおそれがある。また、支持脚の本数が多いほど、支持多角形の面積が増大し、狭い場所への移動が困難になるおそれがある。この第８の実施の形態の移動体１００は、支持脚の本数を２本に削減した点において第１の実施の形態と異なる。
　図２２は、本技術の第８の実施の形態における移動体１００の一構成例を示す側面図である。この第８の実施の形態の移動体１００は、胴体部１１０に支持脚１２０および１４０のみが取り付けられている点において第１の実施の形態と異なる。
　同図に例示するように、支持脚を２脚とすることにより、４脚の場合と比較して、製造コストが低減し、狭い場所への移動が容易となる。
　なお、第８の実施の形態に第６または第７の実施の形態を適用することができる。
　このように、本技術の第８の実施の形態では、支持脚を２脚としたため、４脚の場合と比較して製造コストが低減し、狭い場所への移動が容易となる。
　なお、上述の実施の形態は本技術を具現化するための一例を示したものであり、実施の形態における事項と、特許請求の範囲における発明特定事項とはそれぞれ対応関係を有する。同様に、特許請求の範囲における発明特定事項と、これと同一名称を付した本技術の実施の形態における事項とはそれぞれ対応関係を有する。ただし、本技術は実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において実施の形態に種々の変形を施すことにより具現化することができる。
　また、上述の実施の形態において説明した処理手順は、これら一連の手順を有する方法として捉えてもよく、また、これら一連の手順をコンピュータに実行させるためのプログラム乃至そのプログラムを記憶する記録媒体として捉えてもよい。この記録媒体として、例えば、ＣＤ（Compact Disc）、ＭＤ（MiniDisc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、メモリカード、ブルーレイディスク（Blu-ray（登録商標）Disc）等を用いることができる。
　なお、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって、限定されるものではなく、また、他の効果があってもよい。
　なお、本技術は以下のような構成もとることができる。
（１）それぞれの付け根が胴体部に取付けられ、先端にキャスターが取付けられた複数の支持脚と、
　前記複数の支持脚のそれぞれの前記キャスターの接地位置を前記胴体部の姿勢の目標値に基づいて制御する安定化器と、
　前記目標値に基づいて前記キャスターのそれぞれのキャスター角を制御するキャスター角制御部と
を具備する移動体。
（２）前記キャスター角制御部は、前記移動体が車輪走行を行う走行モードに移行した場合には機械インピーダンスと前記複数の支持脚のそれぞれのねじり剛性とに基づいて前記キャスターのキャスタートレイルに対する路面から前記付け根までの高さの比率と新たな目標値とを求める
前記（１）記載の移動体。
（３）前記キャスター角制御部は、前記移動体が歩行を行う歩行モードに移行した場合には前記複数の支持脚のそれぞれのねじり剛性と前記目標値と路面から前記付け根までの高さと前記キャスターのキャスタートレイルとに基づいて機械インピーダンスを求める
前記（１）または（２）に記載の移動体。
（４）荷台を支持する複数のリフトと、
　前記目標値に基づいて複数のリフトを制御するリフト制御部と
をさらに具備する前記（１）から（３）のいずれかに記載の移動体。
（５）前記胴体部は、前方胴体部と後方胴体部と前記前方胴体部を前記後方胴体部に接続する接続部とを備える
前記（１）から（４）のいずれかに記載の移動体。
（６）前記キャスターは、車輪部と前記路面に垂直な方向に沿って伸縮するダンパーとを備える
前記（１）から（５）のいずれかに記載の移動体。
（７）前記複数の支持脚のそれぞれは、前記付け根に設けられた第１関節と第２関節と前記先端に設けられた第３関節とを備え、
　前記第１関節は、２軸性の関節である
前記（１）から（６）記載の移動体。
（８）前記複数の支持脚は、一対の前方支持脚と一対の後方支持脚とからなる
前記（１）から（７）のいずれかに記載の移動体。
（９）前記一対の前方支持脚のそれぞれの前記付け根の取付け角は、前記一対の後方支持脚と異なる
前記（８）記載の移動体。
（１０）前記複数の支持脚の個数は、２つである
前記（１）から（７）のいずれかに記載の移動体。
（１１）それぞれの付け根が胴体部に取付けられ、先端にキャスターが取付けられた複数の支持脚のそれぞれの前記キャスターの接地位置を前記胴体部の姿勢の目標値に基づいて制御する安定化手順と、
　前記目標値に基づいて前記キャスターのそれぞれのキャスター角を制御するキャスター角制御手順と
を具備する移動体の制御方法。
　１００　移動体
　１１０　胴体部
　１１１　前方胴体部
　１１２　後方胴体部
　１２０、１３０、１４０、１５０　支持脚
　１２１、１２６　第１関節
　１２２、１２４、３１２　リンク
　１２３　第２関節
　１２５　第３関節
　１６１～１６４　キャスター
　１６５　ダンパー
　１６６　車輪部
　１７１　センサー群
　１７２　アクチュエータ群
　１８０　制御部
　１８１　スタビライザ
　１８２　路面状況解析部
　１８３　リフト制御部
　１９１、１９２、１９４、１９５　リフト
　１９３　荷台
　２００　キャスター角制御部
　２１０　姿勢毎ねじり剛性マップ
　２２０　ねじり剛性取得部
　２３０　歩行モード制御部
　２３１、２４１　パラメータ算出部
　２３２、２４２　機械インピーダンス算出部
　２３３、２４３　アクチュエータ制御部
　２４０　走行モード制御部
　２５０　選択部
　３１０　接続部
　３１１　前方関節
　３１３　後方関節

Claims (11)

  1. 　それぞれの付け根が胴体部に取付けられ、先端にキャスターが取付けられた複数の支持脚と、
    　前記複数の支持脚のそれぞれの前記キャスターの接地位置を前記胴体部の姿勢の目標値に基づいて制御する安定化器と、
    　前記目標値に基づいて前記キャスターのそれぞれのキャスター角を制御するキャスター角制御部と
    を具備する移動体。
  2. 　前記キャスター角制御部は、前記移動体が車輪走行を行う走行モードに移行した場合には機械インピーダンスと前記複数の支持脚のそれぞれのねじり剛性とに基づいて前記キャスターのキャスタートレイルに対する路面から前記付け根までの高さの比率と新たな目標値とを求める
    請求項１記載の移動体。
  3. 　前記キャスター角制御部は、前記移動体が歩行を行う歩行モードに移行した場合には前記複数の支持脚のそれぞれのねじり剛性と前記目標値と路面から前記付け根までの高さと前記キャスターのキャスタートレイルとに基づいて機械インピーダンスを求める
    請求項１記載の移動体。
  4. 　荷台を支持する複数のリフトと、
    　前記目標値に基づいて複数のリフトを制御するリフト制御部と
    をさらに具備する請求項１記載の移動体。
  5. 　前記胴体部は、前方胴体部と後方胴体部と前記前方胴体部を前記後方胴体部に接続する接続部とを備える
    請求項１記載の移動体。
  6. 　前記キャスターは、車輪部と前記路面に垂直な方向に沿って伸縮するダンパーとを備える
    請求項１記載の移動体。
  7. 　前記複数の支持脚のそれぞれは、前記付け根に設けられた第１関節と第２関節と前記先端に設けられた第３関節とを備え、
    　前記第１関節は、２軸性の関節である
    請求項１記載の移動体。
  8. 　前記複数の支持脚は、一対の前方支持脚と一対の後方支持脚とからなる
    請求項１記載の移動体。
  9. 　前記一対の前方支持脚のそれぞれの前記付け根の取付け角は、前記一対の後方支持脚と異なる
    請求項８記載の移動体。
  10. 　前記複数の支持脚の個数は、２つである
    請求項１記載の移動体。
  11. 　それぞれの付け根が胴体部に取付けられ、先端にキャスターが取付けられた複数の支持脚のそれぞれの前記キャスターの接地位置を前記胴体部の姿勢の目標値に基づいて制御する安定化手順と、
    　前記目標値に基づいて前記キャスターのそれぞれのキャスター角を制御するキャスター角制御手順と
    を具備する移動体の制御方法。
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