JP2005074564A - Robot system and its controlling method - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a robot system which improves its entertaining characteristics while eliminating failures in action, and also to provide its controlling method. <P>SOLUTION: The robot system activating while driving predetermined joint mechanisms as needed is equipped with: a driving means having its output shaft coupled with a joint mechanism for rotating the output shaft at a rate of rotation according to a supplied driving current to drive the joint mechanism; a current value detecting means for detecting a current value of the driving current applied to the driving means when driven for a first time period; and a control means for controlling the driving means to transit the action of the joint mechanism to a predetermined stable posture when an average value of the current value for the first time period detected by the current value detecting means exceeds a predetermined threshold. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明はロボット装置及びその制御方法に関し、例えばペットロボットに適用して好適なものである。   The present invention relates to a robot apparatus and a control method thereof, and is suitably applied to, for example, a pet robot.

近年、ユーザからの指令や周囲の環境等に応じて行動を行う４脚歩行型のペットロボットが本願特許出願人によって開発され、販売されている。かかるペットロボットは、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラやマイクロホンを搭載しており、当該ＣＣＤカメラによって撮像した周囲の状況や、マイクロホンにより集音したユーザからの指令音及び周囲音等に基づいて周囲の状況やユーザからの指令の有無を判断し、この判断結果に基づいて自律的に行動を決定してこれを発現するようになされたものである。
特開平２０００−１３５１４６号公報 In recent years, the patent applicant of the present application has developed and sold a four-legged walking type pet robot that performs actions in accordance with commands from a user, surrounding environment, and the like. Such a pet robot is equipped with a CCD (Charge Coupled Device) camera and a microphone. Based on the surrounding situation imaged by the CCD camera, the command sound from the user collected by the microphone, the ambient sound, etc. The situation or the presence / absence of a command from the user is determined, and the action is autonomously determined based on the determination result to express it.
JP 2000-135146 A

ところでかかるペットロボットにおいて、各ユニット間の関節部分に大きな負荷がかかるような動作を行った場合やこれら関節部分に外部から大きな負荷が加わった場合には、当該各ユニット内に設けられた駆動用のモータに過剰な電流が流れることとなる。   By the way, in such a pet robot, when a large load is applied to the joint portion between each unit or when a large load is applied to the joint portion from the outside, the driving robot provided in each unit is provided. An excessive current will flow through the motor.

この結果、モータの発熱量が増大して当該モータ自体の温度が極度に上昇した場合には、モータの回転トルクが減少して、ペットロボットの内部状況や外部からの指示に応じた次の動作を発現させることが困難な状態となったり、又はモータ自体やその周辺部品を熱破損させるおそれがあった。   As a result, when the amount of heat generated by the motor increases and the temperature of the motor itself rises extremely, the rotational torque of the motor decreases, and the next operation according to the internal situation of the pet robot and instructions from the outside There is a risk that it may be difficult to express the heat, or the motor itself and its peripheral components may be thermally damaged.

実際に従来のペットロボットでは、上述のようなモータの回転トルクが減少して内外で指示に応じた駆動ができない状態（以下、これをメカロードハイ状態と呼ぶ）の判別を、モータの駆動電流に基づいてパルス変調されたＰＷＭ（Pulse Width Modulation）値がある高い閾値を一定の時間持続するか否かによって行うようになされている。   Actually, in a conventional pet robot, the motor driving current is determined by determining the state in which the rotational torque of the motor is reduced as described above and driving according to the instruction cannot be performed inside or outside (hereinafter referred to as the mechanical load high state). The pulse width modulated PWM (Pulse Width Modulation) value is determined based on whether or not a certain high threshold value is maintained for a certain period of time.

このため一瞬でもＰＷＭ値が所定の閾値を下回ると、時間的にリセットされることから、以下のような不具合を生じる問題があった。まず第１に、高負荷のモーションが連続してモータに与えられてメカロードハイ状態となった場合でも、一瞬でも負荷が低い状態があれば、時間的にリセットされるため、メカロードハイ状態を検出するのが非常に困難となる。   For this reason, if the PWM value falls below a predetermined threshold even for a moment, it is reset in time, causing the following problems. First of all, even if a high load motion is continuously applied to the motor and it becomes a mechanical load high state, if the load is low even for a moment, it will be reset in time, so the mechanical load high state Is very difficult to detect.

第２に、モータが回転停止状態で高いＰＷＭ値の駆動電流が印加されると、当該駆動電流が熱に変換されてモータ自体の発熱量が大きくなる一方、モータの回転状態で高いＰＷＭ値の駆動電流が印加されると、当該駆動電流が運動エネルギに変換されるため、モータが回転停止状態の場合に比べて発熱量が少なくなるが、両者の状態を判別をする手法が未だ提案されていないため、目的に応じた検出を行うことが非常に困難であった。   Secondly, when a high PWM value drive current is applied while the motor is not rotating, the drive current is converted into heat, increasing the amount of heat generated by the motor itself, while the high PWM value is maintained when the motor is rotating. When a drive current is applied, the drive current is converted into kinetic energy, so the amount of heat generated is smaller than when the motor is in a rotation stop state, but a method for discriminating both states has been proposed. Therefore, it was very difficult to perform detection according to the purpose.

第３に、メカロードハイ状態を検出すると、モータに印加する駆動電流をオフ状態にして、ペットロボットを直ちに脱力モードに遷移させるため、不具合な動作を発現させる現状が生じて、エンターテインメント性を低下させるおそれがあった。   Third, when a mechanical load high state is detected, the drive current applied to the motor is turned off, and the pet robot is immediately shifted to the weak mode, resulting in a situation where a malfunction occurs and a decrease in entertainment performance. There was a risk of causing it.

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、動作の不具合を解消しながらエンターテインメント性を格段と向上し得るロボット装置及びその制御方法を提案しようとするものである。   The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to propose a robot apparatus and a control method thereof that can remarkably improve entertainment performance while eliminating malfunctions.

かかる課題を解決するため本発明においては、所定の関節機構を必要に応じて駆動させながら動作するロボット装置において、出力軸が関節機構に連結され、供給される駆動電流に応じた回転量で出力軸を回転させるようにして、関節機構を駆動する駆動手段と、駆動時における駆動手段に印加されている駆動電流の電流値を所定の第１の時間分検出する電流値検出手段と、電流値検出手段により検出された第１の時間分の電流値の平均値が所定の閾値を越えたとき、関節機構の動作を所定の安定姿勢に遷移させるように駆動手段を制御する制御手段とを設けるようにした。   In order to solve this problem, in the present invention, in a robot apparatus that operates while driving a predetermined joint mechanism as necessary, an output shaft is connected to the joint mechanism, and an output is output with a rotation amount corresponding to the supplied drive current. A driving means for driving the joint mechanism by rotating the shaft; a current value detecting means for detecting a current value of the driving current applied to the driving means during driving for a predetermined first time; and a current value And a control means for controlling the drive means so as to shift the operation of the joint mechanism to a predetermined stable posture when the average value of the current value for the first time detected by the detection means exceeds a predetermined threshold value. I did it.

この結果このロボット装置では、駆動手段の回転トルクが減少した結果生じる関節機構の動作を不具合を未然に防止して、当該関節機能の動作を安定姿勢に遷移させた後に、次の動作を発現させることができると共に、駆動手段及びその周辺部品の熱破損を未然に回避することができる。   As a result, in this robot apparatus, the operation of the joint mechanism resulting from a decrease in the rotational torque of the driving means is prevented in advance, and after the operation of the joint function is shifted to a stable posture, the next operation is expressed. In addition, it is possible to avoid thermal damage to the driving means and its peripheral parts.

また本発明においては、所定の関節機構を必要に応じて駆動させながら動作するロボット装置の制御方法において、出力軸が関節機構に連結され、供給される駆動電流に応じた回転量で出力軸を回転させるようにして、関節機構を駆動する第１のステップと、駆動時における駆動手段に印加されている駆動電流の電流値を所定の第１の時間分検出する第２のステップと、当該検出された第１の時間分の電流値の平均値が所定の閾値を越えたとき、関節機構の動作を所定の安定姿勢に遷移させるように関節機構の駆動系を制御する第３のステップとを設けるようにした。   According to the present invention, in the control method of the robot apparatus that operates while driving a predetermined joint mechanism as necessary, the output shaft is connected to the joint mechanism, and the output shaft is rotated by an amount of rotation corresponding to the supplied drive current. A first step of driving the joint mechanism so as to rotate, a second step of detecting a current value of a driving current applied to the driving means during driving for a predetermined first time, and the detection A third step of controlling the drive mechanism of the joint mechanism so as to transition the operation of the joint mechanism to a predetermined stable posture when the average value of the current values for the first time exceeds a predetermined threshold value. I made it.

この結果このロボット装置の制御方法では、駆動手段の回転トルクが減少した結果生じる関節機構の動作を不具合を未然に防止して、当該関節機能の動作を安定姿勢に遷移させた後に、次の動作を発現させることができると共に、駆動手段及びその周辺部品の熱破損を未然に回避することができる。   As a result, in this robot apparatus control method, the operation of the joint mechanism resulting from the decrease in the rotational torque of the driving means is prevented in advance, and the operation of the joint function is shifted to a stable posture, and then the next operation is performed. And thermal damage to the driving means and its peripheral parts can be avoided.

上述のように本発明によれば、所定の関節機構を必要に応じて駆動させながら動作するロボット装置において、出力軸が関節機構に連結され、供給される駆動電流に応じた回転量で出力軸を回転させるようにして、関節機構を駆動する駆動手段と、駆動時における駆動手段に印加されている駆動電流の電流値を所定の第１の時間分検出する電流値検出手段と、電流値検出手段により検出された第１の時間分の電流値の平均値が所定の閾値を越えたとき、関節機構の動作を所定の安定姿勢に遷移させるように駆動手段を制御する制御手段とを設けるようにしたことにより、駆動手段の回転トルクが減少した結果生じる関節機構の動作を不具合を未然に防止して、当該関節機能の動作を安定姿勢に遷移させた後に、次の動作を発現させることができると共に、駆動手段及びその周辺部品の熱破損を未然に回避することができ、かくしてエンターテインメント性を格段と向上し得るロボット装置を実現できる。   As described above, according to the present invention, in a robot apparatus that operates while driving a predetermined joint mechanism as necessary, the output shaft is coupled to the joint mechanism, and the output shaft is rotated at an amount corresponding to the supplied drive current. A driving means for driving the joint mechanism so as to rotate, a current value detecting means for detecting a current value of a driving current applied to the driving means during driving for a predetermined first time, and a current value detection And a control means for controlling the driving means so as to shift the operation of the joint mechanism to a predetermined stable posture when the average value of the current values for the first time detected by the means exceeds a predetermined threshold value. As a result, the operation of the joint mechanism that occurs as a result of the decrease in the rotational torque of the drive means can be prevented, and the operation of the joint function can be shifted to a stable posture, and then the next operation can be expressed. so Rutotomoni, thermal damage to the drive means and its peripheral parts can be avoided in advance, thus the robot apparatus can be realized which can significantly enhancing entertainment.

また本発明によれば、所定の関節機構を必要に応じて駆動させながら動作するロボット装置の制御方法において、出力軸が関節機構に連結され、供給される駆動電流に応じた回転量で出力軸を回転させるようにして、関節機構を駆動する第１のステップと、駆動時における駆動手段に印加されている駆動電流の電流値を所定の第１の時間分検出する第２のステップと、当該検出された第１の時間分の電流値の平均値が所定の閾値を越えたとき、関節機構の動作を所定の安定姿勢に遷移させるように関節機構の駆動系を制御する第３のステップとを設けるようにしたことにより、駆動手段の回転トルクが減少した結果生じる関節機構の動作を不具合を未然に防止して、当該関節機能の動作を安定姿勢に遷移させた後に、次の動作を発現させることができると共に、駆動手段及びその周辺部品の熱破損を未然に回避することができ、かくしてエンターテインメント性を格段と向上し得るロボット装置の制御方法を実現できる。   According to the present invention, in the control method of the robot apparatus that operates while driving a predetermined joint mechanism as necessary, the output shaft is coupled to the joint mechanism, and the output shaft is rotated at an amount corresponding to the supplied drive current. A first step of driving the joint mechanism so as to rotate, a second step of detecting the current value of the drive current applied to the drive means during the drive for a predetermined first time, A third step of controlling the drive system of the joint mechanism to shift the operation of the joint mechanism to a predetermined stable posture when the average value of the detected current values for the first time exceeds a predetermined threshold; By preventing the malfunction of the joint mechanism that occurs as a result of the decrease in the rotational torque of the drive means, the operation of the joint function is shifted to a stable posture, and then the next operation is manifested. Let It is, the drive means and the thermal damage to the surrounding components can be avoided in advance, thus possible to realize a control method for a robot apparatus capable of significantly enhancing entertainment.

以下図面について、本発明の一実施の形態を詳述する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

（１）本実施の形態によるペットロボット１の構成
図１において、１は全体として本実施の形態によるペットロボットを示し、胴体部ユニット２の前後左右にそれぞれ脚部ユニット３Ａ〜３Ｄが連結されると共に、胴体部ユニット２の前後部及び後端部にそれぞれ頭部ユニット４及び尻尾部ユニット５が連結されることにより構成されている。 (1) Configuration of Pet Robot 1 According to the Present Embodiment In FIG. 1, 1 indicates a pet robot according to the present embodiment as a whole, and leg units 3 </ b> A to 3 </ b> D are connected to the front and rear, left and right of the body unit 2, respectively. In addition, the head unit 4 and the tail unit 5 are connected to the front and rear portions and the rear end of the body unit 2, respectively.

この場合胴体部ユニット２には、図２に示すように、このペットロボット１全体の動作を制御するコントローラ１０と、このペットロボット１の動力源としてのバッテリ１１と、バッテリセンサ１２及び温度センサ１３等からなる内部センサ部１４とが収納されている。   In this case, as shown in FIG. 2, the body unit 2 includes a controller 10 that controls the operation of the entire pet robot 1, a battery 11 as a power source of the pet robot 1, a battery sensor 12, and a temperature sensor 13. And an internal sensor unit 14 made of the like.

また頭部ユニット４には、このペットロボット１の「目」に相当するＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラ１５、「耳」に相当するマイクロホン１６及びタッチセンサ１７からなる外部センサ部１８と、「口」に相当するスピーカ１９などがそれぞれ所定位置に配設されている。   The head unit 4 includes a CCD (Charge Coupled Device) camera 15 corresponding to the “eyes” of the pet robot 1, an external sensor unit 18 including a microphone 16 and touch sensor 17 corresponding to the “ears”, and a “mouth” , Etc. corresponding to “” are arranged at predetermined positions.

さらに各脚部ユニット３Ａ〜３Ｄの関節部分や、各脚部ユニット３Ａ〜３Ｄ及び胴体部ユニット２の各連結部分、頭部ユニット４及び胴体部ユニット２の連結部分、並びに尻尾部ユニット５及び胴体部ユニット２の連結部分などには、それぞれ自由度数分や必要数のアクチュエータ２０_１〜２０_ｎ及びこれを駆動する駆動回路２１_１〜２１_ｎ、さらには当該アクチュエータ２０_１〜２０_ｎに対応するポテンショメータ２２_１〜２２_ｎが配設されている。 Furthermore, the joint portions of the leg units 3A to 3D, the connecting portions of the leg units 3A to 3D and the torso unit 2, the connecting portions of the head unit 4 and the torso unit 2, and the tail unit 5 and the torso In the connecting portion of the unit unit 2 and the like, the actuators 20 _{1 to} 20 _n having a number of degrees of freedom and the required number and the drive circuits 21 _{1 to} 21 _n for driving the actuators 20 _{1 to} 21 _n and the potentiometers corresponding to the actuators 20 _{1 to} 20 _n 22 _{1 to} 22 _n are arranged.

そして外部センサ部１８のマイクロホン１６は、ユーザから図示しないサウンドコマンダを介して音階として与えられる「歩け」、「伏せ」又は「ボールを追いかけろ」などの指令音を集音し、得られた音声信号Ｓ１Ａをコントローラ１０に送出する。またＣＣＤカメラ１５は、周囲の状況を撮像し、得られた画像信号Ｓ１Ｂをコントローラ１０に送出する。   The microphone 16 of the external sensor unit 18 collects a command sound such as “walk”, “down” or “follow the ball” given as a musical scale by a user via a sound commander (not shown), and obtains an audio signal obtained. S1A is sent to the controller 10. The CCD camera 15 captures the surrounding situation and sends the obtained image signal S1B to the controller 10.

さらにタッチセンサ１７は、図１において明らかなように、頭部ユニット４の上部に設けられており、ユーザからの「撫でる」や「叩く」といった物理的な働きかけにより受けた圧力を検出し、検出結果を圧力検出信号Ｓ１Ｃとしてコントローラ１０に送出する。   Further, as clearly shown in FIG. 1, the touch sensor 17 is provided at the upper part of the head unit 4 and detects the pressure received by the physical action such as “blow” or “slap” from the user. The result is sent to the controller 10 as a pressure detection signal S1C.

さらに各ポテンショメータ２１_１〜２１_ｎは、対応するアクチュエータ２０_１〜２０_ｎの出力軸の回転角度を検出して、検出結果を角度検出信号Ｓ１Ｄ_１〜Ｓ１Ｄ_ｎとしてコントローラ１０に送出する。 Furthermore, each of the potentiometers 21 _{1 to} 21 _n detects the rotation angle of the output shaft of the corresponding actuator 20 _{1 to} 20 _n , and sends the detection result to the controller 10 as angle detection signals S1D _{1 to} S1D _n .

また内部センサ部１４のバッテリセンサ１２には、バッテリ１１のエネルギー残量を検出し、検出結果をバッテリ残量検出信号Ｓ２Ａとしてコントローラ１０に送出する。また温度センサ１３は、ペットロボット１内部の温度を検出し、検出結果を温度検出信号Ｓ２Ｂとしてコントローラ１０に送出する。   The battery sensor 12 of the internal sensor unit 14 detects the remaining amount of energy of the battery 11 and sends the detection result to the controller 10 as a remaining battery level detection signal S2A. The temperature sensor 13 detects the temperature inside the pet robot 1 and sends the detection result to the controller 10 as a temperature detection signal S2B.

コントローラ１０は、外部センサ部１８から与えられる音声信号Ｓ１Ａ、画像信号Ｓ１Ｂ及び圧力検出信号Ｓ１Ｃや各ポテンショメータ２１_１〜２１_ｎから与えられる角度検出信号Ｓ１Ｄ_１〜Ｓ１Ｄ_ｎ等（以下、これらをまとめて外部情報信号Ｓ１と呼ぶ）と、内部センサ部１４から与えられるバッテリ残量信号Ｓ２Ａ及び温度検出信号Ｓ２Ｂ等の内部センサ情報（以下、これらをまとめて内部情報信号Ｓ２と呼ぶ）とに基づいて、外部及び内部の状態や、ユーザからの指令及び働きかけの有無などを判断する。 The controller 10, the audio signal S1A given from the external sensor unit 18, an image signal S1B and the pressure detection signal S1C and the potentiometer ₂₁ 1 angle given from through 21 _n detection signals _S1D 1 _{~S1D n} like (hereinafter, these are collectively Based on the internal sensor information (hereinafter collectively referred to as the internal information signal S2) such as the battery remaining amount signal S2A and the temperature detection signal S2B given from the internal sensor unit 14, based on the external information signal S1) Judgment is made on the external and internal states, the commands from the user, and the presence or absence of actions.

そしてコントローラ１０は、この判断結果と、予めメモリ１０Ａに格納されている制御プログラムとに基づいて続く行動を決定し、当該決定結果に基づいて必要なアクチュエータ２０_１〜２０_ｎを駆動させることにより、頭部ユニット４を上下左右に振らせたり、尻尾部ユニット５の尻尾５Ａを動かせたり、各脚部ユニット３Ａ〜３Ｄを駆動して歩行させるなどの行動や動作を行わせる。 And the controller 10 determines the action which continues based on this judgment result and the control program previously stored in the memory 10A, and drives the required actuators 20 _{1 to} 20 _n based on the determination result. The head unit 4 is shaken up and down, left and right, the tail 5A of the tail unit 5 can be moved, and each leg unit 3A to 3D is driven to walk and perform actions and operations.

またこの際コントローラ１０は、必要に応じて音声信号Ｓ４を生成してこれをスピーカ２２に与えることにより、当該音声信号Ｓ４に基づく音声を外部に出力させたり、このペットロボット１の「目」の位置に配設された図示しないＬＥＤを点滅させる。   At this time, the controller 10 generates an audio signal S4 as necessary and applies it to the speaker 22 to output the audio based on the audio signal S4 to the outside, or the “eye” of the pet robot 1 The LED (not shown) arranged at the position is blinked.

このようにしてこのペットロボット１においては、外部及び内部の状態や、ユーザからの指令及びユーザからの働きかけの有無などに応じて自律的に行動することができるようになされている。   In this way, the pet robot 1 can behave autonomously in accordance with the external and internal states, the command from the user and the presence or absence of the user's action.

（２）駆動回路２１_１〜２１_ｎの構成
図３に、かかるペットロボット１における駆動回路２１_１〜２１_ｎの構成を示す。これら駆動回路２１_１〜２１_ｎにおいては、アクチュエータ２０_１〜２０_ｎを駆動させるためのサーボ回路３０及びＰＷＭ制御部３１と、当該アクチュエータ２０_１〜２０_ｎの発熱量を検出する温度センサ３２とから構成されている。 (2) Configuration of Drive Circuits 21 _{1 to} 21 _n FIG. 3 shows the configuration of the drive circuits 21 _{1 to} 21 _n in the pet robot 1. In these driving circuits ₂₁ 1 through 21 _n, a servo circuit 30 and the PWM control unit 31 for driving the actuator ₂₀ 1 to 20 _n, from the temperature sensor 32 for detecting the calorific value of the actuator ₂₀ 1 to 20 _n It is configured.

アクチュエータ２０_１〜２０_ｎにおいては、ステータに巻線されている150 〔°〕対向する２つのコイルの組（合計３組ある）をそれぞれｕ相、ｖ相及びｗ相として、これらｕ相、ｖ相及びｗ相の各コイルにそれぞれ120 〔°〕ずつ位相がずれた駆動電流を印加して各コイルに駆動電流の電流値に応じた強さの磁界を発生させることによって、ロータを介して駆動電流の電流値に応じた大きさの回転トルクを出力軸に発生させることができるようになされている。 In the actuators 20 _{1 to} 20 _n , 150 [°] opposing two coil sets wound in the stator (three sets in total) are defined as u-phase, v-phase, and w-phase, respectively. Drive through the rotor by applying a drive current whose phase is shifted by 120 [°] to each phase and w phase coil to generate a magnetic field with a strength corresponding to the current value of the drive current in each coil. A rotational torque having a magnitude corresponding to the current value of the current can be generated on the output shaft.

そしてサーボ回路３０は、コントローラ１０から与えられる動作指定ＣＯＭと、ポテンショメータ２２_１〜２２_ｎから得られる角度検出信号Ｓ１Ｄ_１〜Ｓ１Ｄ_ｎとに基づいてＰＷＭ制御部３１を制御することにより、アクチュエータ２０_１〜２０_ｎ内のｕ相、ｖ相及びｗ相の各コイルに対してそれぞれ対応する電流値の駆動電流を印加させるようになされ、これによりアクチュエータ２０_１〜２０_ｎをコントローラ１０からの動作指令ＣＯＭに応じた回転角度又は回転トルクとなるように回転駆動させ得るようになされている。 The servo circuit 30, the operation specified COM given from the controller 10, by controlling the PWM controller 31 based on the angle detection signal _S1D 1 _{~S1D n} obtained from the potentiometer ₂₂ 1 through 22 _n, the actuator 20 ₁ The drive currents corresponding to the current values are applied to the u-phase, v-phase, and w-phase coils in .about.20 _n , respectively, whereby the actuators 20 _{1 to} 20 _n are operated by the operation command COM from the controller 10. It can be driven to rotate so as to have a rotation angle or rotation torque according to the above.

サーボ回路３０は、コントローラ１０からの動作指令ＣＯＭに基づくアクチュエータ２０_１〜２０_ｎの出力軸の目標とすべき回転位置と、このときポテンショメータ２２_１〜２２_ｎから与えられる角度検出信号Ｓ１Ｄ_１〜Ｓ１Ｄ_ｎに基づき算出される現在の出力軸の回転位置との差分を演算すると共に、この差分をなくすために目標とすべき出力トルク（以下、これを目標トルクと呼ぶ）を演算し、当該演算結果をトルク指令信号Ｓ１０としてＰＷＭ制御部３１に送出する。 The servo circuit 30 rotates the rotation position that should be the target of the output shaft of the actuators 20 _{1 to} 20 _n based on the operation command COM from the controller 10, and angle detection signals S ₁ D _{1 to} S ₁ D given from the potentiometers 22 _{1 to} 22 _{n at} this time. Calculate the difference from the current rotational position of the output shaft calculated based on _n , calculate the output torque to be targeted in order to eliminate this difference (hereinafter referred to as the target torque), and the calculation result Is sent to the PWM controller 31 as a torque command signal S10.

ＰＷＭ制御部３１は、供給されるトルク指令信号Ｓ１２に基づき得られる目標トルクに応じたＰＷＭ信号Ｓ１１をアクチュエータ２０_１〜２０_ｎに印加することにより、当該アクチュエータ２０_１〜２０_ｎにおけるｕ相、ｖ相及びｗ相の各コイルをそれぞれ所定のタイミングで通電状態及び非通電状態に順次切り換えるようになされ、これによりアクチュエータ２０_１〜２０_ｎの出力トルクとして目標トルクを得られるように回転駆動させ得るようになされている。 The PWM control unit 31 applies the PWM signal S11 corresponding to the target torque obtained based on the supplied torque command signal S12 to the actuators 20 _{1 to} 20 _n , whereby the u phase, v in the actuators 20 _{1 to} 20 _n is obtained. The coils of the phase and w phase are sequentially switched between the energized state and the deenergized state at a predetermined timing, respectively, so that they can be rotationally driven so as to obtain the target torque as the output torque of the actuators 20 _{1 to} 20 _n. Has been made.

またＰＷＭ制御部３１は、ＰＷＭ信号Ｓ１１をアクチュエータ２０_１〜２０_ｎに供給するのみならず、当該ＰＷＭ信号Ｓ１１をサーボ回路３０を介してコントローラ１０に供給するようになされている。 The PWM control unit 31 not only supplies the PWM signal S11 to the actuators 20 _{1 to} 20 _n but also supplies the PWM signal S11 to the controller 10 via the servo circuit 30.

また駆動回路２１_１〜２１_ｎ内の温度センサは、アクチュエータ２０_１〜２０_ｎの発熱量を検出して得られる温度センサ信号Ｓ１２をコントローラ１０に送出する。永久磁石を用いたＡＣサーボモータでは、コイルに流れる電流による発熱や渦流電流損による発熱が生じる。こうした熱により永久磁石の磁気特性が変化する。一般的に高温の雰囲気でコイル電流を流し、高い磁束密度を加えると永久磁石は減磁してしまう。このためコイル電流の最大値は、安全性をもたせるために一般的に低く抑えられた設計となっている。 The temperature sensors in the drive circuits 21 _{1 to} 21 _n send to the controller 10 a temperature sensor signal S12 obtained by detecting the amount of heat generated by the actuators 20 _{1 to} 20 _n . In an AC servo motor using a permanent magnet, heat is generated due to current flowing in the coil and heat is generated due to eddy current loss. Such heat changes the magnetic properties of the permanent magnet. Generally, when a coil current is passed in a high temperature atmosphere and a high magnetic flux density is applied, the permanent magnet is demagnetized. For this reason, the maximum value of the coil current is generally designed to be kept low in order to provide safety.

（３）コントローラの処理
（３−１）アクチュエータ制御機能に関するコントローラ１０の処理
次にこのペットロボット１に搭載されたアクチュエータ制御機能について説明する。このペットロボット１には、各アクチュエータ２０_１〜２０_ｎの駆動状態に基づいて、メカロードハイ状態又は当該メカロードハイ状態よりも程度が低い状態（以下、これをプリメカロードハイ状態と呼ぶ）か否かを判断し、当該判断結果に応じた動作をペットロボット１に発現させるアクチュエータ制御機能が搭載されている。そしてこのアクチュエータ制御機能は、コントローラ１０における各処理により実現されている。 (3) Processing of Controller (3-1) Processing of Controller 10 Regarding Actuator Control Function Next, an actuator control function mounted on the pet robot 1 will be described. The pet robot 1 has a mechanical load high state or a state lower than the mechanical load high state based on the driving state of the actuators 20 _{1 to} 20 _n (hereinafter referred to as a pre-mechanism high state). An actuator control function for determining whether or not and causing the pet robot 1 to develop an action according to the determination result is mounted. This actuator control function is realized by each process in the controller 10.

まずコントローラ１０は、ペットロボット１が正常状態にあり、各種の設定値がリセットされる、図１０に示すアクチュエータ制御処理手順ＲＴ１をステップＳＰ０から開始し、続くステップＳＰ１に進んで、アクチュエータ２０_１〜２０_ｎ（図２）におけるポテンショメータ２２_１〜２２_ｎの出力である角度検出信号Ｓ１Ｄ_１〜Ｓ１Ｄ_ｎからアクチュエータ２０_１〜２０_ｎの出力軸の回転位置の値（以下、これをポテンショ値と呼ぶ）を求める。 First, the controller 10 starts the actuator control processing procedure RT1 shown in FIG. 10 in which the pet robot 1 is in a normal state and various setting values are reset from step SP0, proceeds to step SP1, and then proceeds to the actuators 20 ₁ to 20. The value of the rotational position of the output shaft of the actuators 20 _{1 to} 20 _n from the angle detection signals S ₁ D _{1 to} S ₁ D _n that are the outputs of the potentiometers 22 _{1 to} 22 _n at 20 _n (FIG. 2) (hereinafter referred to as the potentiometer value). Ask for.

また図９において上述した制御ＩＣ５０では、ＰＷＭ制御部６１は、トルク指令信号Ｓ１２に基づき得られる目標トルクに応じて、ＰＷＭ信号Ｓ１１をアクチュエータ２０_１〜２０_ｎのｕ相、ｖ相及びｗ相の各コイルに対する駆動電流として印加する。すなわちＰＷＭ信号Ｓ１１に基づく駆動電流の電流値は、所定周期（50〔μｓ〕）のパルスのパルス幅と比例関係を有し、当該パルス幅に応じた例えば256階調のデューティ比の値（以下、これをＰＷＭ値と呼ぶ）で表すことができる。 In the control IC 50 described above with reference to FIG. 9, the PWM control unit 61 converts the PWM signal S11 into the u-phase, v-phase, and w-phase of the actuators 20 _{1 to} 20 _n according to the target torque obtained based on the torque command signal S12. Applied as a drive current for each coil. That is, the current value of the drive current based on the PWM signal S11 has a proportional relationship with the pulse width of a pulse having a predetermined cycle (50 [μs]), and a duty ratio value (for example, 256 gradations) corresponding to the pulse width (hereinafter referred to as the pulse width). This is called a PWM value).

従ってコントローラ１０は、駆動回路２１_１〜２１_ｎのＰＷＭ制御部３１からサーボ回路３０を介してＰＷＭ信号Ｓ１１を受け取るようにして、アクチュエータ２０_１〜２０_ｎのｕ相、ｖ相及びｗ相の各コイルに対する駆動電流の電流値に対応するＰＷＭ値を所定の単位時間（例えば32〔msec〕）ごとに取得する。 Therefore, the controller 10 receives the PWM signal S11 from the PWM control unit 31 of the drive circuits 21 _{1 to} 21 _n via the servo circuit 30, so that each of the u phase, v phase and w phase of the actuators 20 _{1 to} 20 _n is received. A PWM value corresponding to the current value of the drive current for the coil is acquired every predetermined unit time (for example, 32 [msec]).

次いでコントローラ１０は、ステップＳＰ２に進んで、アクチュエータ２０_１〜２０_ｎの出力軸のポテンショ値の変動量の時間変化に基づいて、当該出力軸の角速度を計算した後、ステップＳＰ３に進んで、当該角速度が予め設定された所定値ωより大きいか否かを判断する。 Then the controller 10 proceeds to step SP2, based on the time change of the variation amount of the actuator 20 ₁ to 20 potentiometer value of the output shaft of _n, after calculating the angular velocity of the output shaft, the process proceeds to step SP3, the It is determined whether the angular velocity is greater than a predetermined value ω set in advance.

このステップＳＰ３において肯定結果が得られると、このことは出力軸の角速度が非常に速いことを意味し、このときコントローラ１０は、ステップＳＰ４に進んで、現在の出力軸の角速度を80〔％〕に抑制する処理を行った後、そのままステップＳＰ６に進む。通常、出力軸の回転状態で印加される駆動電流はある程度は運動エネルギに変換されるものの、所定の角速度ωを越える場合には発熱量が非常に高くなるおそれがあるため、アクチュエータ２０_１〜２０_ｎの発熱量が非常に高くなるのを未然に防止する処理である。 If an affirmative result is obtained in step SP3, this means that the angular velocity of the output shaft is very fast. At this time, the controller 10 proceeds to step SP4 and sets the angular velocity of the current output shaft to 80 [%]. Then, the process proceeds to step SP6. Normally, the drive current applied while the output shaft is rotating is converted to kinetic energy to some extent, but if it exceeds a predetermined angular velocity ω, the amount of heat generated may become very high, so the actuators 20 _{1 to} 20. _This is a process for preventing the heating value of _{n from} becoming very high.

一方、ステップＳＰ３において否定結果が得られると、コントローラ１０は、ステップＳＰ５に進んで、駆動回路２１_１〜２１_ｎに設けられた温度センサ３２から得られる温度センサ信号Ｓ１２に基づいて、アクチュエータ２０_１〜２０_ｎの発熱量を求め、当該発熱量が所定値ＧＨより大きいか否かを判断する。 On the other hand, if a negative result is obtained in step SP3, the controller 10 proceeds to step SP5, and based on the temperature sensor signal S12 obtained from the temperature sensor 32 provided in the drive circuits 21 _{1 to} 21 _n , the actuator 20 _1. A calorific value of ˜20 _n is obtained, and it is determined whether the calorific value is greater than a predetermined value GH.

このステップＳＰ５において肯定結果が得られると、このことはアクチュエータ２０_１〜２０_ｎの発熱量が非常に高いことを意味し、このときコントローラ１０は、ステップＳＰ６に進む。すなわち出力軸の角速度が所定の角速度ωよりも小さい場合には、印加される駆動電流は熱に変換されてアクチュエータ２０_１〜２０_ｎの発熱量が大きくなることから、当該出力軸の角速度が小さくてもメカロードハイ状態になる可能性が高いことから行われる処理である。 If a positive result is obtained in step SP5, this means that the amount of heat generated by the actuators 20 _{1 to} 20 _n is very high. At this time, the controller 10 proceeds to step SP6. That is, when the angular velocity of the output shaft is smaller than the predetermined angular velocity ω, the applied drive current is converted into heat, and the amount of heat generated by the actuators 20 _{1 to} 20 _n increases, so that the angular velocity of the output shaft decreases. However, this process is performed because there is a high possibility that a mechanical load high state is set.

やがてコントローラ１０は、ステップＳＰ６において、アクチュエータ２０_１〜２０_ｎを回転駆動させながら、当該アクチュエータ２０_１〜２０_ｎの各コイルに対するＰＷＭ値を32〔msec〕単位で15〔sec〕間検出した後、これらの平均値（以下、これを移動平均値と呼ぶ）ＭＡ_１５を求める。 Eventually the controller 10, at step SP6, while the actuator ₂₀ 1 to 20 _n is driven to rotate, after the detection of between 15 [sec] at 32 [msec] units PWM value for each coil of the actuator ₂₀ 1 to 20 _n, These average values (hereinafter referred to as moving average values) MA ₁₅ are obtained.

そしてコントローラ１０は、そのままステップＳＰ７に進んで、アクチュエータ２０_１〜２０_ｎの各コイルに対するＰＷＭ値を32〔msec〕単位で30〔sec〕間検出した後、これらの移動平均値ＭＡ_３０を求める。 Then, the controller 10 proceeds directly to step SP7, detects the PWM value for each coil of the actuators 20 _{1 to} 20 _n for 30 [sec] in units of 32 [msec], and obtains the moving average value MA ₃₀ thereof.

続いてコントローラ１０は、ステップＳＰ８において、30秒間の移動平均値ＭＡ_３０が予め設定された所定の閾値ＴＨ（例えば256階調における200）よりも大きいか否かを判断する。このステップＳＰ８において肯定結果が得られると、このことは30秒間に亘って移動平均値ＭＡ_３０が比較的大きい値であったことを意味し、このときコントローラ１０は、ステップＳＰ９に進んで、このアクチュエータ２０_１〜２０_ｎがメカロードハイ状態にあると判定すると共に当該メカロードハイ状態に対応する処理（後述する図１４）に移行した後、再度ステップＳＰ１に戻る。 Then the controller 10, in step SP8, it is determined whether larger or not than 30 seconds moving average MA ₃₀ is a preset predetermined threshold value TH (e.g., 200 in 256 gradations). If a positive result is obtained in step SP8, this means that the moving average value MA ₃₀ has been a relatively large value over 30 seconds. At this time, the controller 10 proceeds to step SP9, and this After determining that the actuators 20 _{1 to} 20 _n are in the mechanical load high state and proceeding to processing corresponding to the mechanical load high state (FIG. 14 described later), the process returns to step SP1 again.

これに対してこのステップＳＰ８において否定結果が得られると、このことは30秒間に亘って移動平均値ＭＡ_３０が比較的小さい値であったことを意味し、このときコントローラ１０は、ステップＳＰ１０に進んで、15秒間の移動平均値ＭＡ_１５が予め設定された所定の閾値ＴＨよりも大きいか否かを判断する。 On the other hand, if a negative result is obtained in step SP8, this means that the moving average value MA ₃₀ was a relatively small value over 30 seconds. At this time, the controller 10 proceeds to step SP10. willing, the moving average value MA ₁₅ for 15 seconds to determine whether greater than a predetermined threshold TH that is set in advance.

このステップＳＰ１０において肯定結果が得られると、このことは15秒間に亘って移動平均値ＭＡ_１５が比較的大きい値であったことを意味し、このときコントローラ１０は、ステップＳＰ１１に進んで、このアクチュエータ２０_１〜２０_ｎがプリメカロードハイ状態にあると判定すると共に当該プリメカロードハイ状態に対応する処理（後述する図１５）に移行した後、再度ステップＳＰ１に戻る。 If a positive result is obtained in step SP10, this means that the moving average value MA ₁₅ has been a relatively large value over 15 seconds. At this time, the controller 10 proceeds to step SP11, and this After determining that the actuators 20 _{1 to} 20 _n are in the pre-mechanical load high state and proceeding to processing corresponding to the pre-mechanical load high state (FIG. 15 described later), the process returns to step SP1 again.

このようにペットロボット１では、各アクチュエータ２０_１〜２０_ｎの駆動状態を、当該アクチュエータ２０_１〜２０_ｎの各コイルに印加される駆動電流に対応するＰＷＭ値を単位時間ごとに所定時間分取得しながら、当該ＰＷＭ値の移動平均値に基づいて、メカロードハイ状態又はプリメカロードハイ状態であるか否かを判定することができるようになされている。 Thus, in the pet robot 1, the drive state of each actuator 20 _{1 to} 20 _n is obtained, and the PWM value corresponding to the drive current applied to each coil of the actuator 20 _{1 to} 20 _n is acquired for a predetermined time per unit time. On the other hand, based on the moving average value of the PWM value, it can be determined whether or not the mechanical load high state or the pre-mechanism high state.

（３−２）行動生成機能に関するコントローラ１０の処理
ここでこのようなペットロボット１の行動生成に関するコントローラ１０の処理について説明する。上述したアクチュエータ制御機能において、アクチュエータ２０_１〜２０_ｎがメカロードハイ状態又はプリメカロードハイ状態にある場合に、当該メカロードハイ状態又はプリメカロードハイ状態に対応する姿勢遷移を行うための前提となる処理である。 (3-2) Process of Controller 10 Regarding Action Generation Function Here, the process of the controller 10 related to action generation of the pet robot 1 will be described. In the actuator control function described above, when the actuators 20 _{1 to} 20 _n are in a mechanical load high state or a pre-mechanism high state, a premise for performing posture transition corresponding to the mechanical load high state or the pre-mechanism high state Is the process.

図５に示すように、ペットロボット１の行動生成に関するコントローラ１０の処理内容を機能的に分類すると、外部及び内部の状態を認識する状態認識部４０と、状態認識部４０の認識結果に基づいて感情及び本能の状態を決定する感情・本能モデル部４１と、状態認識部４０の認識結果及び感情・本能モデル部４１において決定された感情・本能の状態に基づいて次の行動を決定する行動決定部４２と、行動決定部４２により決定された行動や動作を行うためのペットロボット１の一連の動作計画を立てる姿勢遷移制御部４３と、姿勢遷移制御部４３により立てられた動作計画に基づいてＬＥＤ(図示せず)やアクチュエータ２０_１〜２０_ｎ等のデバイスを制御するデバイス制御部４４とに分けることができる。 As shown in FIG. 5, when the processing contents of the controller 10 relating to the action generation of the pet robot 1 are functionally classified, the state recognition unit 40 that recognizes the external and internal states and the recognition result of the state recognition unit 40 are used. Emotion / instinct model unit 41 that determines the state of emotion and instinct, and action determination that determines the next action based on the recognition result of state recognition unit 40 and the state of emotion / instinct determined in emotion / instinct model unit 41 Based on the motion plan established by the posture transition control unit 43, the posture transition control unit 43 that makes a series of motion plans for the pet robot 1 for performing the behavior and motion determined by the behavior determination unit 42 It can be divided into a device controller 44 that controls devices such as LEDs (not shown) and actuators 20 _{1 to} 20 _n .

この場合状態認識部４０は、ＣＣＤカメラ１５、マイクロホン１６、バッテリセンサ１２等から与えられる画像信号Ｓ１Ａ、音声信号Ｓ１Ｂ、バッテリ残量検出信号Ｓ２Ａなどの各種センサ信号Ｓ１、Ｓ２に基づいて特定の状態を認識し、認識結果を状態認識情報Ｄ１として感情・本能モデル部４１及び行動決定部４２に通知する。   In this case, the state recognition unit 40 has a specific state based on various sensor signals S1 and S2 such as an image signal S1A, an audio signal S1B, and a battery remaining amount detection signal S2A given from the CCD camera 15, the microphone 16, the battery sensor 12, and the like. And the recognition result is notified to the emotion / instinct model unit 41 and the action determination unit 42 as the state recognition information D1.

具体的に状態認識部４０は、ＣＣＤカメラ１５から与えられる画像信号Ｓ１Ａを常時監視し、当該画像信号Ｓ１Ａに基づく画像内に例えば「赤い丸いもの」や「進行方向に位置する物体」を検出したときには「ボールがある」、「障害物がある」と認識して、当該認識結果を感情・本能モデル部４１及び行動決定部４２に通知する。   Specifically, the state recognition unit 40 constantly monitors the image signal S1A given from the CCD camera 15, and detects, for example, “a red round object” or “an object located in the traveling direction” in the image based on the image signal S1A. Sometimes it recognizes that “there is a ball” and “there is an obstacle”, and notifies the emotion / instinct model unit 41 and the action determination unit 42 of the recognition result.

また状態認識部４０は、マイクロホン１６から与えられる音声信号Ｓ１Ｂを常時監視し、ＨＭＭ（Hidden Markov Model）法などの音声認識手法により「歩け」、「伏せ」、「ボールを追いかけろ」等の各種音声を認識したときには、これを感情・本能モデル部４１及び行動決定部４２に通知する。   In addition, the state recognition unit 40 constantly monitors the voice signal S1B given from the microphone 16, and uses various voice recognition methods such as “walk”, “turn down”, and “follow the ball” by a voice recognition method such as an HMM (Hidden Markov Model) method. Is recognized, this is notified to the emotion / instinct model unit 41 and the action determination unit 42.

さらに状態認識部４０は、バッテリセンサ１２及び温度センサ１３からそれぞれ与えられるバッテリ残量検出信号Ｓ２Ａ及び温度検出信号Ｓ２Ｂに基づいてバッテリの残量及び内部の温度を認識し、認識結果を感情・本能モデル部４１及び行動決定部４２に通知する。   Further, the state recognizing unit 40 recognizes the remaining battery level and the internal temperature based on the remaining battery level detection signal S2A and the temperature detection signal S2B given from the battery sensor 12 and the temperature sensor 13, respectively. The model unit 41 and the behavior determining unit 42 are notified.

さらに状態認識部４０は、各アクチュエータ２０_１〜２０_ｎに与えられる制御コマンドを常時監視し、例えば頭部ユニット４のピッチ方向のアクチュエータ２０_１〜２０_ｎに与えられる制御コマンドに基づいて頭部ユニット４が下又は上を向くように押されたことを検出したときには「誉められた」又は「叱られた」と認識し、認識結果を感情・本能モデル部４１及び行動決定部４２に通知する。 Furthermore, the state recognition unit 40 constantly monitors the control commands given to the actuators 20 _{1 to} 20 _n and, for example, based on the control commands given to the actuators 20 _{1 to} 20 _n in the pitch direction of the head unit 4. When it is detected that 4 has been pushed down or up, it is recognized as “honored” or “struck”, and the recognition result is notified to the emotion / instinct model unit 41 and the action determination unit 42.

感情・本能モデル部４１は、「喜び」、「悲しみ」、「驚き」、「恐怖」、「嫌悪」及び「怒り」の合計６つの情動について、これら情動ごとにその情動の強さを表すパラメータを保持している。そして感情・本能モデル部４１は、これら各情動のパラメータ値を、それぞれ状態認識部４０から状態認識情報Ｄ１として与えられる「誉められた」、「叱られた」などの特定の認識結果等に基づいて順次変更する。   The emotion / instinct model unit 41 is a parameter that represents the strength of emotion for each of the six emotions of “joy”, “sadness”, “surprise”, “fear”, “disgust”, and “anger”. Holding. The emotion / instinct model unit 41 then sets the parameter values of these emotions based on specific recognition results such as “recognized” and “repressed” given as state recognition information D1 from the state recognition unit 40, respectively. To change sequentially.

また感情・本能モデル部４１は、これと同様にして、「愛情欲」、「探索欲」、「運動欲」、「充電欲」及び「睡眠欲」の互いに独立した５つの欲求について、これら欲求ごとにその欲求の強さを表すパラメータを保持している。そして感情・本能モデル部４１は、これら各欲求のパラメータ値を、それぞれ状態認識部４０からの認識結果や経過時間等に基づいて順次変更する。   Similarly, the emotion / instinct model unit 41, in the same way, for these five independent needs of “loving desire”, “searching desire”, “exercise desire”, “charging desire” and “sleep desire”. Each holds a parameter representing the strength of the desire. Then, the emotion / instinct model unit 41 sequentially changes the parameter values of each desire based on the recognition result from the state recognition unit 40, the elapsed time, and the like.

一方、行動決定部４２は、状態認識部４０から状態認識情報Ｄ１が与えられたときや、現在の行動に移ってから一定時間経過したとき、感情・本能モデル部４１におけるいずれかの情動又は本能のパラメータ値が閾値を超えたときなどに、内部メモリ１０Ａに格納されている制御プログラム及び内部メモリ１０Ａに格納されている制御パラメータに基づいて次の行動を決定する。   On the other hand, when the state recognition information D1 is given from the state recognizing unit 40 or when a certain time has elapsed since the transition to the current action, the behavior determining unit 42 detects any emotion or instinct in the emotion / instinct model unit 41. When the parameter value exceeds the threshold value, the next action is determined based on the control program stored in the internal memory 10A and the control parameter stored in the internal memory 10A.

具体的に行動決定部４２は、次の行動を決定する手法として、図６に示すように、状態をノードＮＤ_Ａ０〜ＮＤ_Ａｎとして表現し、１つのノードＮＤ_Ａ０から次にどのノードＮＤ_Ａ０〜ＮＤ_Ａｎに遷移するかを、自ノードＮＤ_Ａ０〜ＮＤＡｎにおいて完結し又は各ノードＮＤ_Ａ０〜ＮＤ_Ａｎ間を接続するアークＡＲ_Ａ０〜ＡＲ_Ａｎに対してそれぞれ設定された遷移確率Ｐ_０〜Ｐ_ｎに基づいて確率的に決定する確率オートマトンと呼ばれるアルゴリズムを用いる。 Specifically, as shown in FIG. 6, the behavior determination unit 42 expresses a state as nodes ND _A0 to ND _An as a method for determining the next behavior, and from which one node ND _A0 to the next node ND _A0 to or transitions to ND _an, the transition probability _P 0 to P _n which is set respectively arc _AR A0 _{to Ar an} for connecting the completed or each node _ND A0 _{to ND an} in its own node _ND A0 _~NDAn An algorithm called a stochastic automaton that uses a stochastic decision based on the probability is used.

この場合この確率オートマトンにおける各ノードＮＤ_Ａ０〜ＮＤ_Ａｎ間の接続関係や、各アークＡＲ_Ａ０〜ＡＲ_Ａｎに対する遷移確率Ｐ_１〜Ｐ_ｎ及び、各アークＡＲ_Ａ０〜ＡＲ_Ａｎにそれぞれ対応付けられた行動が制御パラメータ（行動モデル）として内部メモリ１０Ａに格納されている。 In this case the connection relationships and between the nodes _ND A0 _{to ND An} in this probability automaton, the transition probability _P 1 to P _n and for each arc _AR A0 _{to Ar An,} actions respectively associated with each arc _AR A0 _{to Ar An} Is stored in the internal memory 10A as a control parameter (behavior model).

そして行動決定部４２は、例えば状態認識部４０から状態認識情報Ｄ１が与えられたときや、現在のノード（ＮＤ_Ａ０）に移ってから一定時間が経過したとき、感情・本能モデル部４１におけるいずれかの情動又は本能のパラメータ値が閾値を超えたときなどに、かかる確率オートマトンにおける次の遷移先のノード（ＮＤ_Ａ０〜ＮＤ_Ａｎ）を各アークＡＲ_Ａ０〜ＡＲ_Ａｎに対する遷移確率Ｐ_０〜Ｐ_ｎに基づいて確率的に決定し、このとき決定したノード（ＮＤ_Ａ０〜ＮＤ_Ａｎ）と元のノード（ＮＤ_Ａ０）をと接続するアーク（ＡＲ_Ａ０〜ＡＲ_Ａｎ）に対応付けられた行動を次に発現すべき行動として、行動決定情報Ｄ２として姿勢遷移制御部４３に通知する。 Then, for example, when the state recognition information D1 is given from the state recognition unit 40, or when a certain time has passed since moving to the current node (ND _A0 ), the behavior determination unit 42 When the parameter value of the emotion or instinct exceeds a threshold, the next transition destination node (ND _{A0 to} ND _An ) in the probability automaton is changed to the transition probability P _{0 to} P _n for each arc AR _{A0 to} AR _An . And the action associated with the arc (AR _{A0 to} AR _An ) connecting the determined node (ND _{A0 to} ND _An ) and the original node (ND _A0 ) is The behavior to be expressed is notified to the posture transition control unit 43 as behavior determination information D2.

姿勢遷移制御部４３においては、行動決定部４２から行動決定情報Ｄ２が与えられると、当該行動決定情報Ｄ２に基づく行動を行うためのペットロボット１の一連の動作計画を立て、当該動作計画に基づく動作指令情報Ｄ３をデバイス制御部４４に出力する。   In the posture transition control unit 43, when the action determination information D2 is given from the action determination unit 42, a series of operation plans of the pet robot 1 for performing an action based on the action determination information D2 are made and based on the operation plan. The operation command information D3 is output to the device control unit 44.

この場合姿勢遷移制御部４３は、かかる動作計画を立てる手法として、例えば図７に示すようなペットロボット１がとり得る姿勢をそれぞれノードＮＤ_Ｂ０〜ＮＤ_Ｂ２とし、遷移可能なノードＮＤ_Ｂ０〜ＮＤ_Ｂ２間を動作を表す有向アークＡＲ_Ｂ０〜ＡＲ_Ｂ２で結び、かつ１つのノードＮＤ_Ｂ０〜ＮＤ_Ｂ２で完結する動作を自己動作アークＡＲ_Ｃ０〜ＡＲ_Ｃ３として表現する有向グラフを用いる。 In this case the posture transition control unit 43, as a method to make a such operation plan, for example, the pet robot 1 can take the posture as shown in FIG. 7 is a node _ND B0 _{to ND B2,} respectively, the transition can be node _ND B0 _{to ND B2} A directed graph is used in which operations that are connected by directed arcs AR _{B0 to} AR _B2 that represent operations and are completed by one node ND _{B0 to} ND _B2 are expressed as self-operation arcs AR _{C0 to} AR _C3 .

具体的には、このペットロボット１の場合、各ノードＮＤ_Ｂ０〜ＮＤ_Ｂ２にはそれぞれ「立つ」、「座る」等の姿勢が対応付けられ、これらノードＮＤ_Ｂ０〜ＮＤ_Ｂ２間をそれぞれ結ぶ各有向アークＡＲ_Ｂ０〜ＡＲ_Ｂ２には姿勢を遷移させるための動作が対応付けられている。また各自己動作アークＡＲ_Ｃ０〜ＡＲ_Ｃ３には、それぞれ「歩く」、「ダンスする」、「頭を揺する」等の対応するその姿勢において発現できる各種動作が対応付けられている。 Specifically, this pet case of the robot 1, respectively "standing" Each node _ND B0 _{to ND B2,} orientation such as "sitting" is associated, the organic connecting the these nodes _ND B0 _{to ND B2,} respectively The direction arcs AR _{B0 to} AR _B2 are associated with operations for changing the posture. In addition, each of the self-motion arcs AR _{C0 to} AR _C3 is associated with various motions that can be manifested in the corresponding posture, such as “walking”, “dancing”, and “shaking the head”.

そして姿勢遷移制御部４３は、行動決定部４２から「立て」、「歩け」、「ダンスしろ」等の行動指令が行動決定情報Ｄ２として与えられると、有向アークＡＲ_Ｂ０〜ＡＲ_Ｂ２の向きに従いながら、現在のノードＮＤ_Ｂ０〜ＮＤ_Ｂ２から指定された姿勢又は動作が対応付けられたノードＮＤ_Ｂ０〜ＮＤ_Ｂ２又は有向アークＡＲ_Ｂ０〜ＡＲ_Ｂ２若しくは自己動作アークＡＲ_Ｃ０〜ＡＲ_Ｃ３に至る最短経路を探索し、当該探索した経路上の各有向アークＡＲ_Ｂ０〜ＡＲ_Ｂ２や自己動作アークＡＲ_Ｃ０〜ＡＲ_Ｃ３にそれぞれ対応付けられた動作を順次行わせるための動作指令を動作指令情報Ｄ３としてデバイス制御部４４に次々と出力する。 The posture transition control unit 43 follows the directions of the directed arcs AR _{B0 to} AR _{B2 when} an action command such as “stand”, “walk”, “dance” is given as the action determination information D2 from the action determination unit 42. However, the shortest path from the current node ND _{B0 to} ND _B2 to the node ND _{B0 to} ND _B2 or the directed arc AR _{B0 to} AR _B2 or the self-operating arc AR _{C0 to} AR _C3 associated with the specified posture or action explore the device an operation command for sequentially perform an action associated to each directed arc _AR B0 _{to Ar B2} and self operating arc _AR C0 _{to Ar C3} on the searched route as the operation command information D3 It outputs to the control part 44 one after another.

例えば、姿勢制御制御部４３は、ペットロボット１が「座る」の姿勢にある場合において、行動決定部４２から「伏せた状態で手足をばたばたさせろ」という行動指令が与えられた場合には、「座る」の姿勢に対応するノードＮＤ_Ｂ１及び「伏せる」の姿勢に対応するノードＮＤ_Ｂ２間を結ぶ有向アークＡＲ_Ｂ１に対応付けられた「伏せる」という動作（以下、これを「伏せ動作」と呼ぶ）の動作指令と、自己動作アークＡＲ_Ｃ３に対応付けられた「手足をばたばた」という動作（以下、これを「手足ばたばた動作」と呼ぶ）の動作指令とをデバイス制御部４４に順次送出することとなる。 For example, when the pet robot 1 is in the “sitting” posture, the posture control control unit 43 receives an action command “flapping limbs in a lying position” from the action determining unit 42. The action of “turn down” associated with the directed arc AR _B1 connecting between the node ND _B1 corresponding to the posture of “sitting” and the node ND _B2 corresponding to the position of “down” (hereinafter referred to as “face-down operation”). The operation command of “calling hands and feet” associated with the self-motion arc AR _C3 (hereinafter referred to as “flicking motions of hands and feet”) is sequentially transmitted to the device control unit 44. It will be.

デバイス制御部４４においては、姿勢遷移制御部４３が保持する有向グラフの各有向アークＡＲ_Ｂ０〜ＡＲ_Ｂ２や各自己動作アークＡＲ_Ｃ０〜ＡＲ_Ｃ３にそれぞれ対応付けられた各動作にそれぞれ対応させて、その動作をペットロボット１に発現させるためにどのアクチュエータ２０_１〜２０_ｎ（図２）をどのタイミングでどのくらい駆動させるかといった、動作ごとの各アクチュエータ２０_１〜２０_ｎの時系列的な制御内容を規定したファイル（以下、これを動作ファイルと呼ぶ）を内部メモリ１０Ａ内に有している。 In the device control unit 44, in correspondence with each operation associated with each directed arc AR _{B0 to} AR _B2 and each self-operation arc AR _{C0 to} AR _C3 of the directed graph held by the posture transition control unit 43, The time-series control content of each actuator 20 _{1 to} 20 _n for each operation, such as which actuator 20 _{1 to} 20 _n (FIG. 2) is driven at what timing in order to cause the pet robot 1 to express the operation. A prescribed file (hereinafter referred to as an operation file) is provided in the internal memory 10A.

そしてデバイス制御部４４は、姿勢遷移制御部４３から動作指令情報Ｄ３が与えられるごとに、対応する動作ファイルを順次再生して当該動作ファイルに格納された制御パラメータに基づく制御コマンドを生成し、当該制御コマンドに基づいて対応するアクチュエータ２０_１〜２０_ｎを駆動制御することにより、ペットロボット１に対応する動作を発現させる。 Each time the motion command information D3 is given from the posture transition control unit 43, the device control unit 44 sequentially reproduces the corresponding motion file to generate a control command based on the control parameters stored in the motion file, Based on the control command, the corresponding actuators 20 _{1 to} 20 _n are driven and controlled, so that the operation corresponding to the pet robot 1 is expressed.

従ってデバイス制御部４４は、例えばペットロボット１が「座る」の姿勢にある場合において、姿勢遷移制御部４３から上述の「伏せ動作」及び「手足ばたばた動作」の動作指令が順次与えられた場合には、まず「伏せ動作」に対応する動作ファイルに基づき対応する各アクチュエータ２０_１〜２０_ｎを時系列的に順次制御することによりペットロボット１に「伏せ動作」を発現させ、この後これに続けて「手足ばたばた動作」に対応する動作ファイルに基づき対応する各アクチュエータ２０_１〜２０_ｎを時系列的に順次制御することによりペットロボット１に「手足ばたばた動作」を発現させる。これによりペットロボット１全体として、姿勢を「座る」から「伏せる」に遷移し、その後「手足をばたばた」させるという一連の動作が発現されることとなる。 Therefore, for example, when the pet robot 1 is in the “sitting” posture, the device control unit 44 receives the operation commands of the above-mentioned “lie down operation” and “flapping operation of limbs” sequentially from the posture transition control unit 43. First, the pet robot 1 is caused to express the “downward motion” by sequentially controlling the corresponding actuators 20 _{1 to} 20 _n in a time-series manner based on the operation file corresponding to the “downward motion”, and thereafter. Based on the motion file corresponding to the “hand and foot flapping motion”, the corresponding actuators 20 _{1 to} 20 _n are sequentially controlled in time series to cause the pet robot 1 to exhibit the “hand and foot flapping motion”. As a result, as a whole, the pet robot 1 shifts its posture from “sitting” to “declining” and then “flapping limbs” is developed.

またデバイス制御部４４は、各種音のＷＡＶＥファイルである複数の音声ファイルと、ＬＥＤ(図示せず)の駆動データが格納された複数のＬＥＤ駆動ファイルを内部メモリ１０Ａ内に有しており、かかる動作ファイルの再生時等にその動作ファイルと対応付けられた音声ファイル及び又はＬＥＤ駆動ファイルを同時に再生することにより、ペットロボット１に動作と合わせてスピーカ１９（図２）から音声を出力させたり、ＬＥＤを点滅駆動させる。   In addition, the device control unit 44 has a plurality of sound files, which are WAVE files of various sounds, and a plurality of LED driving files in which LED (not shown) driving data is stored in the internal memory 10A. By simultaneously playing the voice file and the LED drive file associated with the action file when the action file is played, the pet robot 1 can output voice from the speaker 19 (FIG. 2) along with the action, The LED is driven to blink.

このようにしてコントローラ１０においては、外部及び内部の状況や、ユーザからの指令及び働きかけの有無等に応じてペットロボット１を自律的に行動させ得るようになされている。   In this way, the controller 10 can make the pet robot 1 act autonomously in accordance with external and internal situations, instructions from the user, presence / absence of actions, and the like.

（３−３）メカロードハイ状態又はプリメカロードハイ状態に対する処理
上述のアクチュエータ制御機能を実行したコントローラ１９は、図１０に示すアクチュエータ制御処理手順ＲＴ１におけるステップＳＰ９又はＳＰ１１において、各アクチュエータ２０_１〜２０_ｎの駆動状態をメカロードハイ状態又はプリメカロードハイ状態であると判定した場合に、当該メカロードハイ状態又はプリメカロードハイ状態に対する処理を実行する。 (3-3) Processing for Mecha-Load High State or Pre-Mecha-Road High State The controller 19 that has executed the above-described actuator control function executes the actuators 20 ₁ to 20 in step SP9 or SP11 in the actuator control processing procedure RT1 shown in FIG. when determining the operating state of the 20 _n as a mechanical load high state or pre mechanical load high state, it executes the processing for the mechanical load high state or pre mechanical load high.

まずコントローラ１０は、メカロードハイ状態であると判定した場合、図１４に示す処理手順ＲＴ２を対応するステップＳＰ９（図１０）から開始し、続くステップＳＰ２０において、各アクチュエータ２０_１〜２０_ｎの駆動を停止させてペットロボット１を脱力状態に制御する。 First, when the controller 10 determines that the mechanical load is high, the processing procedure RT2 shown in FIG. 14 is started from the corresponding step SP9 (FIG. 10), and in the subsequent step SP20, the actuators 20 _{1 to} 20 _n are driven. Is stopped and the pet robot 1 is controlled to be weak.

続いてコントローラ１０は、ステップＳＰ２１に進んで、ユーザから例えばタッチセンサ１７（図２）を触られる等の復帰指示が与えられるのを待ち、当該復帰指示が与えられた場合には、ステップＳＰ２２に進んで、各アクチュエータ２０_１〜２０_ｎを駆動制御するようにして、ペットロボット１全体として「座る」や「伏せる」などの安定姿勢に遷移させる。この後、コントローラ１０は、ステップＳＰ２３に進んで当該処理手順ＲＴ２を終了すると同時にステップＳＰ１（図１０）に戻る。 Subsequently, the controller 10 proceeds to step SP21 and waits for a return instruction from the user such as touching the touch sensor 17 (FIG. 2). When the return instruction is given, the process proceeds to step SP22. Then, the actuators 20 _{1 to} 20 _n are driven and controlled so that the entire pet robot 1 is shifted to a stable posture such as “sitting” or “sitting down”. Thereafter, the controller 10 proceeds to step SP23 to end the processing procedure RT2, and at the same time returns to step SP1 (FIG. 10).

またコントローラ１０は、プリメカロードハイ状態であると判定した場合、図１５に示す処理手順ＲＴ３を対応するステップＳＰ１１（図１０）から開始し、続くステップＳＰ３０において、各アクチュエータを駆動制御するようにして、ペットロボット１全体として「座る」や「伏せる」などの安定姿勢に遷移させる。この後、コントローラ１０は、ステップＳＰ３１に進んで当該処理手順ＲＴ３を終了すると同時にステップＳＰ１（図１０）に戻る。   On the other hand, if the controller 10 determines that the pre-mecha road high state is set, the controller 10 starts the processing procedure RT3 shown in FIG. 15 from the corresponding step SP11 (FIG. 10), and controls driving of each actuator in the subsequent step SP30. Thus, the pet robot 1 as a whole is shifted to a stable posture such as “sitting” or “sitting down”. Thereafter, the controller 10 proceeds to step SP31 to end the processing procedure RT3 and returns to step SP1 (FIG. 10).

（４）本実施の形態による動作及び効果
以上の構成において、このペットロボット１では、脚部ユニット３Ａ〜３Ｄや頭部ユニット４等の各関節のアクチュエータ２０_１〜２０_ｎの駆動状態を、当該アクチュエータ２０_１〜２０_ｎの各コイルに印加される駆動電流に応じたＰＷＭ値の移動平均値に基づいて、当該アクチュエータ２０_１〜２０_ｎの回転トルクが減少した結果生じるメカロードハイ状態又はプリメカロードハイ状態にあるか否かを判断する。 (4) Operation and effect according to the present embodiment In the above configuration, in the pet robot 1, the driving states of the actuators 20 _{1 to} 20 _n of the joints such as the leg units 3A to 3D and the head unit 4 are based on the moving average value of the actuator 20 ₁ to 20 PWM value corresponding to the drive current applied to each coil of _n, the mechanical load high state or Purimeka resulting rotational torque of the actuator 20 ₁ to 20 _n is reduced It is determined whether or not the road is high.

かかるメカロードハイ状態又はプリメカロードハイ状態は、各アクチュエータ２０_１〜２０_ｎごとに、対応するアクチュエータ２０_１〜２０_ｎに過剰に駆動電流が印加されて、当該アクチュエータ２０_１〜２０_ｎの発熱量が増大することにより生じることから、アクチュエータ２０_１〜２０_ｎの出力軸の角速度が大きい場合には、各コイルの駆動電流を若干下げるように制御すると共に、当該出力軸の角速度が小さい場合であっても、当該アクチュエータ２０_１〜２０_ｎの発熱量が大きい場合には、メカロードハイ状態の可能性があると判断するようにした。この結果、同じ駆動電流を印加した場合でも、アクチュエータ２０_１〜２０_ｎの回転停止時の方が回転時よりも発熱量が大きい特性を考慮して、従来では困難であった当該アクチュエータ２０_１〜２０_ｎの回転時又は回転停止時の区別を明確にすることができる。 Such mechanical loads high state or pre mechanical load high state, for each actuator ₂₀ 1 to 20 _n, is over-drive current applied to the corresponding actuator ₂₀ 1 to 20 _n, the heat generation of the actuator ₂₀ 1 to 20 _n When the angular velocity of the output shafts of the actuators 20 _{1 to} 20 _n is large, the drive current of each coil is controlled to be slightly lowered and the angular velocity of the output shaft is small. Even in such a case, when the heat generation amount of the actuators 20 _{1 to} 20 _n is large, it is determined that there is a possibility of a mechanical load high state. As a result, even when applying the same driving current, it during the rotation stop of the actuator 20 ₁ to 20 _n is in consideration of the characteristics calorific value is greater than during rotation, the actuator 20 ₁ ~ has been difficult in the conventional The distinction between 20 _n rotation or rotation stop can be clarified.

そしてメカロードハイ状態又はプリメカロードハイ状態の判定にあたって、アクチュエータ２０_１〜２０_ｎの各コイルに印加される駆動電流に応じたＰＷＭ値の移動平均値を基準とすることにより、従来のようなＰＷＭ値が所定の閾値以上を一定時間持続するか否かをみて一瞬でも閾値を下回ると時間的にリセットされるといった不具合を解消することができ、精度の高い検出を行うことができる。 In determining the mechanical load high state or the pre-mecha load high state, the moving average value of the PWM value corresponding to the drive current applied to each coil of the actuators 20 _{1 to} 20 _n is used as a reference, so that By checking whether or not the PWM value exceeds a predetermined threshold value for a certain period of time, it is possible to eliminate a problem that the PWM value is reset temporally if it falls below the threshold value even for a moment, and highly accurate detection can be performed.

その際、メカロードハイ状態であると判定した場合には、即座にペットロボット１全体を脱力状態に制御して、ユーザの指示があったときに、アクチュエータ２０_１〜２０_ｎの負荷が比較的小さい安定姿勢に遷移させるようにしたことにより、その後にペットロボット１の内部状況や外部からの指示に応じた次の動作を発現させることができると共に、アクチュエータ２０_１〜２０_ｎ自体やその周辺部品を熱破損させるのを未然に防止することができる。 At this time, if it is determined that the mechanical load is high, the entire pet robot 1 is immediately controlled to be in a weak state, and when the user gives an instruction, the load of the actuators 20 _{1 to} 20 _n is relatively low. By making the transition to a small stable posture, it is possible to develop the next operation according to the internal situation of the pet robot 1 and the instruction from the outside, and the actuators 20 _{1 to} 20 _n themselves and their peripheral parts. Can be prevented from being damaged by heat.

一方、プリメカロードハイ状態と判定した場合には、メカロードハイ状態と判定した場合ように即座にペットロボット１全体を脱力状態に制御するのではなく、アクチュエータ２０_１〜２０_ｎの負荷が比較的小さい安定姿勢に遷移させるようにしたことにより、ペットロボット１の動作の連続性を確保することで不自然さを回避することができる。 On the other hand, when it is determined that the pre-mechanism load is high, the entire pet robot 1 is not immediately controlled to be in a weak state as in the case where it is determined that the mechanism is high, but the loads of the actuators 20 _{1 to} 20 _n are compared. By making a transition to a small stable posture, unnaturalness can be avoided by ensuring the continuity of the operation of the pet robot 1.

以上の構成によれば、このペットロボット１において、脚部ユニット３Ａ〜３Ｄや頭部ユニット４等の各関節のアクチュエータ２０_１〜２０_ｎの駆動状態を、当該アクチュエータ２０_１〜２０_ｎの各コイルに印加される駆動電流に応じたＰＷＭ値の移動平均値に基づいて、メカロードハイ状態又はプリメカロードハイ状態にあるか否かを判定した後、当該判定結果に応じて、各アクチュエータ２０_１〜２０_ｎへの負荷を低減させるような安定姿勢に遷移させるようにしたことにより、その後にペットロボット１の内部状況や外部からの指示に応じた次の動作を発現させることができ、かくして動作の不具合を解消しながらエンターテインメント性を格段と向上し得るペットロボット１を実現できる。 According to the above configuration, in the pet robot 1, the driving state of the actuators 20 _{1 to} 20 _n of the joints such as the leg units 3A to 3D and the head unit 4 is changed according to the coils of the actuators 20 _{1 to} 20 _n . based on the moving average of the PWM values corresponding to the drive current applied to, after determining whether the mechanical load high state or pre mechanical load high, depending on the determination result, each actuator 20 ₁ By making the transition to a stable posture that reduces the load on ˜20 _n , it is possible to cause the next operation according to the internal situation of the pet robot 1 and the instruction from the outside thereafter, and thus the operation It is possible to realize the pet robot 1 that can remarkably improve the entertainment property while eliminating the above problems.

（５）他の実施の形態
なお上述のように本実施の形態においては、本発明を図１及び図２のように構成された４足歩行型のペットロボット１に適用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、所定の関節機構を必要に応じて駆動させながら動作することができれば、この他種々の形状のロボット装置（いわゆる玩具（おもちゃ、トイ（Toy）を含む）に広く適用することができる。 (5) Other Embodiments As described above, in the present embodiment, the present invention is applied to the quadruped walking type pet robot 1 configured as shown in FIGS. 1 and 2. As described above, the present invention is not limited to this, and may be various other shapes of robot devices (including so-called toys (toys, toys)) as long as they can operate while driving a predetermined joint mechanism as necessary. ) Widely applicable.

また上述のように本実施の形態においては、出力軸が関節機構に連結され、供給される駆動電流に応じた回転量で出力軸を回転させるようにして、関節機構を駆動する駆動手段として、図３のように構成されたアクチュエータ２０_１〜２０_ｎを適用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、この他種々の構成のものに広く適用することができる。 Further, as described above, in the present embodiment, the output shaft is connected to the joint mechanism, and the output shaft is rotated by the amount of rotation corresponding to the supplied drive current to drive the joint mechanism. Although the case where the actuators 20 _{1 to} 20 _n configured as shown in FIG. 3 are applied has been described, the present invention is not limited to this and can be widely applied to other various configurations.

さらに上述のように本実施の形態においては、駆動時におけるアクチュエータ（駆動手段）２０_１〜２０_ｎに印加されている駆動電流の電流値（すなわちＰＷＭ値）を所定の15〔sec〕（第１の時間）分検出する電流値検出手段として、コントローラ１０を適用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、この他種々の電流値検出手段を適用するようにしても良い。 Furthermore, as described above, in the present embodiment, the current value (that is, the PWM value) of the drive current applied to the actuators (drive means) 20 _{1 to} 20 _n at the time of driving is set to a predetermined 15 [sec] (first In the above description, the controller 10 is applied as the current value detection means for detecting the time). However, the present invention is not limited to this, and various other current value detection means may be applied. .

さらに上述のように本実施の形態においては、15〔sec〕（第１の時間）分のアクチュエータ（駆動手段）２０_１〜２０_ｎに印加されている駆動電流の電流値（ＰＷＭ値）の移動平均値（平均値）ＭＡ_１５が所定の閾値ＴＨを越えたとき、関節機構の動作を所定の安定姿勢に遷移させるようにアクチュエータ（駆動手段）２０_１〜２０_ｎを制御する制御手段として、駆動回路２１_１〜２１_ｎ及びコントローラ１０を適用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、この他種々の構成からなる制御手段に広く適用するようにしても良い。 Further, as described above, in the present embodiment, the current value (PWM value) of the drive current applied to the actuators (drive means) 20 _{1 to} 20 _n for 15 [sec] (first time) is moved. Drive as a control means for controlling the actuators (drive means) 20 _{1 to} 20 _n so that the operation of the joint mechanism is shifted to a predetermined stable posture when the average value (average value) MA ₁₅ exceeds a predetermined threshold value TH. Although the case where the circuits 21 _{1 to} 21 _n and the controller 10 are applied has been described, the present invention is not limited to this, and may be widely applied to control means having various configurations.

さらに上述のように本実施の形態においては、電流値（ＰＷＭ値）を15〔sec〕（第１の時間）より長い所定の30〔sec〕（第２の時間）分検出した後、30〔sec〕（第２の時間）分の電流値の移動平均値（平均値）ＭＡ_３０が閾値ＴＨを越えたとき、関節機構の動作を停止させた後に安定姿勢に遷移させるように、コントローラ（制御手段）１０がアクチュエータ（駆動手段）２０_１〜２０_ｎを制御するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、図１０に示すアクチュエータ制御処理手順ＲＴ１以外にも、プリメカロードハイ状態であるか否かを判定した後、当該検出結果に応じて、メカロードハイ状態を判定するようにしても良い。 Furthermore, as described above, in the present embodiment, after detecting the current value (PWM value) for a predetermined 30 [sec] (second time) longer than 15 [sec] (first time), 30 [ sec] (second time) when the moving average value (average value) MA ₃₀ of the current value exceeds the threshold value TH, the controller (control) The means) 10 controls the actuators (driving means) 20 _{1 to} 20 _n . However, the present invention is not limited to this, and other than the actuator control processing procedure RT1 shown in FIG. After determining whether or not the vehicle is in the high state, the mechanical load high state may be determined in accordance with the detection result.

さらに上述のように本実施の形態においては、アクチュエータ（駆動手段）２０_１〜２０_ｎの出力軸の回転量に基づいて、当該出力軸の角速度を算出する角速度算出手段として、アクチュエータ２０_１〜２０_ｎ内に設けられたポテンショメータ２２_１〜２２_ｎを適用し、コントローラ（制御手段）１０は、ポテンショメータ（角速度算出手段）２２_１〜２２_ｎにより算出された出力軸の角速度が所定の閾値Ｗを越えるとき、電流値（すなわちＰＷＭ値）を80〔％〕に抑制するようにアクチュエータ（駆動手段）２０_１〜２０_ｎを制御するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、80〔％〕以外にも種々の割合で電流値（ＰＷＭ値）を抑制させるようにしても良い。 Further, as described above, in the present embodiment, the actuators 20 _{1 to} 20 are used as the angular velocity calculating means for calculating the angular velocity of the output shaft based on the rotation amount of the output shaft of the actuator (driving means) 20 _{1 to} 20 _{n. The} potentiometers 22 _{1 to} 22 _n provided in _n are applied, and the controller (control means) 10 causes the angular velocity of the output shaft calculated by the potentiometers (angular velocity calculation means) 22 _{1 to} 22 _n to exceed a predetermined threshold W. In the above description, the actuator (drive means) 20 _{1 to} 20 _n is controlled so as to suppress the current value (that is, the PWM value) to 80%, but the present invention is not limited to this. In addition to [%], the current value (PWM value) may be suppressed at various ratios.

さらに上述のように本実施の形態においては、アクチュエータ（駆動手段）２０_１〜２０_ｎの発熱量を検出する温度センサ（温度検出手段）３２を設け、アクチュエータ（駆動手段）２０_１〜２０_ｎの出力軸の角速度が閾値Ｗを越えない場合であって、温度センサ（温度検出手段）３２により検出されたアクチュエータ（駆動手段）２０_１〜２０_ｎの発熱量が所定温度ＧＨよりも高い場合に駆動電流の電流値（ＰＷＭ値）を15〔sec〕（第１の時間）分検出するようにした場合について述べたが、要は、同じ駆動電流を印加した場合でも、アクチュエータ（駆動手段）２０_１〜２０_ｎの回転停止時の方が回転時よりも発熱量が大きい特性を考慮して当該アクチュエータ（駆動手段）２０_１〜２０_ｎの回転時又は回転停止時の区別を明確にすることができれば、この他種々の方法を適用するようにしても良い。 Further in the present embodiment as described above, the actuator (drive _means) is provided a temperature sensor (temperature detecting means) 32 for detecting the calorific value of 20 1 to 20 _n, an actuator (driving _means) 20 1 to 20 _n of Driven when the angular velocity of the output shaft does not exceed the threshold value W and the amount of heat generated by the actuators (drive means) 20 _{1 to} 20 _n detected by the temperature sensor (temperature detection means) 32 is higher than the predetermined temperature GH. the current value of the current has been dealt with the case where the detected (PWM value) 15 (sec) (first time) content, short, even when applying the same driving current, an actuator (driving means) 20 ₁ to 20 _n the actuator (drive means) in consideration towards during rotation stopping characteristics calorific value is greater than the time of rotation of 20 ₁ to 20 _n bright differentiate during or rotation stop rotation of If it is possible to, it may be applied to other various ways.

ロボット装置及びその制御方法において、アミューズメントロボットや介護ロボットなどに適用することができる。   The robot apparatus and its control method can be applied to an amusement robot, a care robot, and the like.

本実施の形態によるロボットの外観構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the external appearance structure of the robot by this Embodiment. 本実施の形態によるロボットの内部構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the internal structure of the robot by this Embodiment. 図２に示す駆動回路の構成を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of a drive circuit illustrated in FIG. 2. アクチュエータ制御処理手順の説明に供するフローチャートである。It is a flowchart with which it uses for description of an actuator control processing procedure. コントローラの処理の説明に供するブロック図である。It is a block diagram with which it uses for description of a process of a controller. 確率オートマトンを示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows a probability automaton. 有向グラフの説明に供する概念図である。It is a conceptual diagram with which it uses for description of a directed graph. メカロードハイ状態時の処理手順の説明に供するフローチャートである。It is a flowchart with which it uses for description of the process sequence at the time of a mechanical load high state. プリメカロードハイ状態時の処理手順の説明に供するフローチャートである。It is a flowchart with which it uses for description of the process sequence at the time of a premechanism load high state.

符号の説明Explanation of symbols

１……ロボット、２……胴体部ユニット、２Ａ……背中部、３……脚部ユニット、４……頭部ユニット、５……尻尾部ユニット、１０……コントローラ、２０_１〜２０_ｎ……アクチュエータ、２１_１〜２１_ｎ……駆動回路、２２_１〜２２_ｎ……ポテンショメータ、３０……サーボ回路、３１……ＰＷＭ制御部、３２……温度センサ、ＲＴ１……アクチュエータ制御処理手順、ＲＴ２……メカロードハイ状態時の処理手順、ＲＴ３……プリメカロードハイ状態時の処理手順。 1 ...... robot, 2 ...... body unit, 2A ...... back portion, 3 ...... leg units, 4 ...... head unit, 5 ...... tail unit, 10 ...... _controller, 20 1 to 20 _n ... ... Actuator, 21 _{1 to} 21 _n ... Drive circuit, 22 _{1 to} 22 _n ... Potentiometer, 30 ... Servo circuit, 31 ... PWM controller, 32 ... Temperature sensor, RT1 ... Actuator control processing procedure, RT2 …… Processing procedure in mechanical load high state, RT3 …… Processing procedure in premechanism load high state.

Claims (8)

所定の関節機構を必要に応じて駆動させながら動作するロボット装置において、
出力軸が上記関節機構に連結され、供給される駆動電流に応じた回転量で上記出力軸を回転させるようにして、上記関節機構を駆動する駆動手段と、
上記駆動時における上記駆動手段に印加されている上記駆動電流の電流値を所定の第１の時間分検出する電流値検出手段と、
上記電流値検出手段により検出された上記第１の時間分の上記電流値の平均値が所定の閾値を越えたとき、上記関節機構の動作を所定の安定姿勢に遷移させるように上記駆動手段を制御する制御手段と
を具えることを特徴とするロボット装置。 In a robot apparatus that operates while driving a predetermined joint mechanism as necessary,
A driving means for driving the joint mechanism such that an output shaft is coupled to the joint mechanism and the output shaft is rotated by a rotation amount corresponding to a supplied drive current;
Current value detection means for detecting a current value of the drive current applied to the drive means during the driving for a predetermined first time;
When the average value of the current values for the first time detected by the current value detection means exceeds a predetermined threshold, the driving means is configured to shift the operation of the joint mechanism to a predetermined stable posture. A robot apparatus comprising: control means for controlling. 上記電流値検出手段は、
上記電流値を上記第１の時間より長い所定の第２の時間分検出し、
上記制御手段は、
上記第２の時間分の上記電流値の平均値が上記閾値を越えたとき、上記関節機構の動作を停止させた後に上記安定姿勢に遷移させるように上記駆動手段を制御する
ことを特徴とする請求項１に記載のロボット装置。 The current value detecting means includes
Detecting the current value for a predetermined second time longer than the first time;
The control means includes
When the average value of the current values for the second time exceeds the threshold value, the driving means is controlled to shift to the stable posture after stopping the operation of the joint mechanism. The robot apparatus according to claim 1. 上記駆動手段の上記出力軸の回転量に基づいて、当該出力軸の角速度を算出する角速度算出手段
を具え、
上記制御手段は、
上記角速度算出手段により算出された上記出力軸の上記角速度が所定の閾値を越えるとき、上記電流値を抑制するように上記駆動手段を制御する
ことを特徴とする請求項１に記載のロボット装置。 An angular velocity calculating means for calculating an angular velocity of the output shaft based on a rotation amount of the output shaft of the driving means;
The control means includes
The robot apparatus according to claim 1, wherein when the angular velocity of the output shaft calculated by the angular velocity calculating unit exceeds a predetermined threshold, the driving unit is controlled to suppress the current value. 上記駆動手段の発熱量を検出する温度検出手段
を具え、
上記電流値検出手段は、
上記角速度算出手段により算出された上記出力軸の上記角速度が上記閾値を越えない場合であって、上記温度検出手段により検出された上記駆動手段の上記発熱量が所定温度よりも高い場合に上記駆動電流の電流値を上記第１の時間分検出する
ことを特徴とする請求項３に記載のロボット装置。 Temperature detecting means for detecting the amount of heat generated by the driving means,
The current value detecting means includes
The driving when the angular velocity of the output shaft calculated by the angular velocity calculating means does not exceed the threshold value and the heating value of the driving means detected by the temperature detecting means is higher than a predetermined temperature. The robot apparatus according to claim 3, wherein a current value of current is detected for the first time period. 所定の関節機構を必要に応じて駆動させながら動作するロボット装置の制御方法において、
出力軸が上記関節機構に連結され、供給される駆動電流に応じた回転量で上記出力軸を回転させるようにして、上記関節機構を駆動する第１のステップと、
上記駆動時における上記駆動手段に印加されている上記駆動電流の電流値を所定の第１の時間分検出する第２のステップと、
検出された上記第１の時間分の上記電流値の平均値が所定の閾値を越えたとき、上記関節機構の動作を所定の安定姿勢に遷移させるように上記関節機構の駆動系を制御する第３のステップと
を具えることを特徴とするロボット装置の制御方法。 In a control method of a robot apparatus that operates while driving a predetermined joint mechanism as necessary,
A first step of driving the joint mechanism by connecting the output shaft to the joint mechanism and rotating the output shaft by a rotation amount corresponding to the supplied drive current;
A second step of detecting a current value of the driving current applied to the driving means during the driving for a predetermined first time;
When the detected average value of the current values for the first time exceeds a predetermined threshold, the joint mechanism drive system is controlled to shift the operation of the joint mechanism to a predetermined stable posture. 3. A method for controlling a robot apparatus comprising the steps of: 上記第２のステップでは、
上記電流値を上記第１の時間より長い所定の第２の時間分検出し、
上記第３のステップでは、
上記第２の時間分の上記電流値の平均値が上記閾値を越えたとき、上記関節機構の動作を停止させた後に上記安定姿勢に遷移させるように上記関節機構の駆動系を制御する
ことを特徴とする請求項５に記載のロボット装置の制御方法。 In the second step,
Detecting the current value for a predetermined second time longer than the first time;
In the third step,
When the average value of the current values for the second time exceeds the threshold, the joint mechanism drive system is controlled so as to shift to the stable posture after stopping the operation of the joint mechanism. The method for controlling a robot apparatus according to claim 5, wherein: 上記第３のステップでは、
上記駆動手段の上記出力軸の回転量に基づいて算出した当該出力軸の角速度が所定の閾値を越えるとき、上記電流値を抑制するように上記関節機構の駆動系を制御する
ことを特徴とする請求項５に記載のロボット装置の制御方法。 In the third step,
The joint mechanism drive system is controlled so as to suppress the current value when the angular velocity of the output shaft calculated based on the rotation amount of the output shaft of the drive means exceeds a predetermined threshold value. The method for controlling a robot apparatus according to claim 5. 上記第２のステップでは、
上記駆動手段の上記出力軸の回転量に基づいて算出した当該出力軸の角速度が上記閾値を越えない場合であって、上記駆動手段の上記発熱量が所定温度よりも高い場合に上記駆動電流の電流値を上記第１の時間分検出する
ことを特徴とする請求項７に記載のロボット装置の制御方法。 In the second step,
When the angular velocity of the output shaft calculated based on the rotation amount of the output shaft of the drive means does not exceed the threshold value, and the heat generation amount of the drive means is higher than a predetermined temperature, the drive current The robot apparatus control method according to claim 7, wherein a current value is detected for the first time period.

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