JP2006312209A - 脚式移動ロボット及び車輪移動式人型ロボット - Google Patents

Abstract

【課題】ロボットの通信路を２以上に分け、信号の伝達信頼性を向上させることで、転倒等の恐れを軽減する。
【解決手段】右脚１０と、左脚２０と、右腕４０と、左腕５０とに備えられたサーボモータ、及び、ＣＰＵ３６を備えて、右脚１０と、左脚２０と、右腕４０と、左腕５０に備えるアクチュエータとを、制御する制御部を備える脚式歩行ロボット６０において、右脚１０に備えるアクチュエータと、左脚２０に備えるアクチュエータと、歩行の制御に用いるジャイロセンサ３９とが、最重要通信路８０によって制御部と接続され、右腕４０に備えるアクチュエータと、左腕に備えるアクチュエータとが、重要通信路８１によって制御部に接続され、最重要通信路８０と、重要通信路８１とが異なる規格の通信手段を使用する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ロボットの通信路を２以上に分け、信号の伝達信頼性を向上させる方法に関するものである。

ロボットは、一般的には、関節自由度を表現するための複数のアクチュエータからなる、機械装置である。近年、従来から工場内で使用されてきたアーム型の産業用ロボットとは異なり、２足歩行、４足歩行、或いは２輪やクローラ式等の移動手段を持ち、無経路上を移動する移動式のロボットも開発されるようになった。
今後、ロボットは益々身近な存在となり、各種イベントでのデモンストレーション等で登場する機会も多くなることが予想される。また、将来的には介護や家庭へ人間のサポートをするために、導入することも考えられる。
車輪式やクローラ式等の移動手段では、段差の少ない平坦な場所での移動性に優れるが、施設や家庭内での段差が多く、狭い空間を移動する場合は、足を上げて歩行する２足歩行あるいは４足歩行のロボットのほうが移動性に優れる。
今後、そういった場所に応じた移動方式のロボットが、色々な場面に導入されていく可能性がある。

このような、人型ロボットのような、多くの関節自由度を持つロボットの場合、ロール、ピッチ、ヨーなど２以上の自由度を含むような関節を多く持つ。そのため、各関節用に備えられるアクチュエータが大きいと各関節部分は肥大化してしまう他、関節周辺の配線が多くなり、配線することが困難になる。
そういった問題を解決するため、特許文献１は、脚式移動ロボット並びに脚式移動ロボットのための情報伝達装置について開示している。

特許文献１にかかる脚式移動ロボットＲにおいて、機体の全身運動を統括的に制御する運動制御モジュール３００から駆動部に伝達される制御信号は、トランシーバ部を経て電源線に重畳されて伝送される。また、制御信号を受信する駆動部側では、レシーバ部において制御信号を電源線から抽出してこれを用いる。すなわち制御信号を伝送する信号線と電源線とが共有されるので、機体内の配線数を削減することができる。
ここでいう駆動部は、例えば脚式移動ロボットＲの関節動作を実現するための関節アクチュエータ／モータや、ＬＥＤ、スピーカなどの外部出力装置が含まれる。
図６には、運動制御モジュール３００と駆動部とを接続する情報伝達経路の基本構造を模式的に図解している。
同図に示すように、運動制御モジュール３００から駆動部に伝達される制御信号は、トランシーバ部３７１を経て電源線３７０に重畳されて伝送される。また、制御信号を受信する駆動部側では、レシーバ部３７２において制御信号を電源線３７０から抽出してこれを用いる。また、関節アクチュエータなどの駆動部は、電源線３７０から駆動電圧を取り出して、これによって制御信号が規定しうる動作を実行することができる。

また、特許文献２にかかるアクチュエータ駆動制御方式、並びにアクチュエータのための制御装置においては、シリアルケーブルによる連結方式を工夫することで、信号線の削減を図っている。
図７には、特許文献２に適用される同期シリアル転送方式の接続構成を模式的に示している。図示の接続構成では、制御指示値やサーボパラメータの発行元である通信コンローラ１１０と、この通信コントローラ１１０に対してデイジーチェーン形成に接続された、複数の駆動系１２０−１、１２０−２・・・で構成される。同図に示す例では、駆動系の個数は４個であるがその数であるがその数は特に限定されない。以下、各部について説明する。
各駆動系１２０−１・・・は、駆動制御部１２１−１・・・と、アクチュエータ１２２−１・・・と、エンコーダ１２３−１・・・とのセットで構成される。駆動制御部１２１−１・・・は、中央コントローラ１１０から発行された指示データを処理して、アクチュエータ１２２−１・・・に対して駆動信号を供給する。また、エンコーダ１２３−１・・・は、アクチュエータ１２２−１・・・の駆動量を検出して駆動制御部１２１−１・・・にフィードバックし、駆動制御部１２１−１・・・はこの検出信号を基にしてアクチュエータ１２２−１・・・に対する適応的な制御を実現することができる。

各駆動制御部１２１−１、１２１−２・・・は、指示データ入力用のシリアルポートと、指示データ出力用のシリアルポートを各１つずつ有している。図示のように、隣接する駆動制御部どうしは、一方の出力用シリアルポートが他方の入力用シリアルポートにシリアルケーブルによって接続されており、駆動系全体としては１本のデイジーチェーン接続構成となる。

シリアルケーブルによって連結されたデイジーチェーンにおける先頭のシリアルポート、すなわち駆動制御部１２１−１の入力用シリアルポートは、通信コントローラ１１０の指示データ出力用のシリアルポートに接続されている。また、該デイジーチェーンにおける最後尾のシリアルポート、すなわち駆動制御部１２１−４の出力用シリアルポートは、通信コントローラ１１０の入力用シリアルポートに接続されている。このようなデイジーチェーン接続構成においては、各駆動系１２０−１、１２０−２・・・に対する指示データを所謂バケツリレー方式で転送することができる。

また、特許文献３においては、脚式移動ロボット制御装置が開示されており、ロボットのバッテリ低下の際のロボットの制御について記載されている。
図８に示すような構成をとることで、特許文献３のロボットＲがその重心を下げるように動作し、ロボットＲの位置エネルギーが減少するため、一般には、各可動脚の脚アクチュエータ２０５を構成する電動モータ２１８のうちのいくつかは、ロボットＲの重さによって回転し、回生発電状態となる。そして、その回生発電電力は、前記アンプ２２０を介してバッテリ２１５側に供給されるため、該バッテリ２１５に充電されるか、あるいは前記コンデンサ２２２に蓄えられる。このため、この回生発電電力を可動脚２０３の電力を消費する電動モータ２１８や前記ロボット脚制御装置２１１、異常処理装置２１３等の動作電力として活用することができ、バッテリ２１５の残容量が少ない状態であっても、前述のようにロボットＲの転倒時の衝撃を緩和すべくロボットＲの重心を下げる動作や、図示しない動作状態出力手段２２８によってロボットＲの動作状態データを図示しない記憶手段２２９に記憶保持させる動作を可能な限り十分に行うことができる。

そして、ロボットＲの動作状態データを不揮発性の記憶手段２２９に記憶保持させることで、その後、バッテリ２１５を充電し直してロボットＲの動作を再開する場合に、記憶手段２２９に記憶保持された動作状態データを用いて、ロボットＲが倒れそうになる前の状態からロボットＲの動作を再開することができる。また、記憶手段２２９に記憶保持された動作状態データを用いて、ロボットＲに生じた異常や故障の原因を解析することも可能となる。
特開２００２−３０１６８４号公報 特開２００１−２８７１８１号公報 特開平１１−４８１７０号公報

しかしながら、特許文献１乃至特許文献３のような研究がなされているものの、今後、人間の近くで活動する機会が増えるにあたっては、起こりうる様々なトラブルを想定する必要がある。特許文献１乃至特許文献３の方法では、そういった問題に対して十分な対策が取れるとはいえない。
例えば、特許文献１の方法では、省配線化を実現できるが、複数台のロボットが稼動する状況下では、お互いの電波に干渉しあわないように周波数帯を変える方法が考えられるが、ロボットの数が多くなると、使える周波数帯域にも限界があるため、同時に稼動する台数に制限が生じる恐れがある。さらに、現代においては、携帯電話や通信機能を備えた携帯ゲーム機等、電波を発生するものも少なくなく、またそれ以外の要因から発生するノイズ等の影響も考慮すると、特に脚部のアクチュエータの制御に電波を使うことは得策とはいえない。仮に制御不能になった場合、歩くことどころか、立っていることすらできなくなり、転倒する恐れがあるからである。

脚式移動ロボットが２足歩行する際には、基本的には人間の動作を真似て歩行するが、完全に人間と同じ動作をしては、動けなくなってしまう。これは、脚式移動ロボットが２足歩行する際に現状の技術では膝部分を曲げて歩行する必要があるからである。
人間が歩行する場合には、膝を瞬間的に伸ばして歩くが、脚式移動ロボットの場合、始めに足先の動かし方を決めてから、足首、膝、股関節の角度を計算してゆく逆運動学に基づく計算手法をとっている。このため、関節を伸ばしてしまうと、逆運動学によって計算ができなくなってしまい、その結果、動作ができなくなる。

このことは動作中だけでなく静止中にも言える。つまり、脚式移動ロボットは常に関節を曲げた状態でいる必要があるのである。これは、アクチュエータに常に力がかかっていることを意味し、即ち電源が落ちると、脚式移動ロボットは立っていることができなくなるのである。その場合は、脚式移動ロボットは自分の体重を支えきることができずに転倒するが、脚式移動ロボットは大半が金属や樹脂でできているためにそれなりの重量があり、転倒することによって、脚式移動ボット自身が破損する他、近くに人間がいた場合に、巻き込んでしまう恐れもある。
このことは倒立振子モデルを採用する２輪式移動人型ロボットについても同じことが言え、倒立制御を行えない状況になった場合は、立った姿勢を維持することができずに転倒する恐れがある。

また、特許文献２の方法では、シリアルポートをデイジーチェーン接続構成で使用している。従って、データの重畳性においてメリットはあるが、チェーンの途中にあるアクチュエータの一部が故障して、データを転送しなくなった場合、それ以降の他のアクチュエータは正常であるにもかかわらず動作することができなくなることが考えられる。そのような場合、主要部分のアクチュエータを後ろ側に接続しておくと、やはり、立っていることすらできなくなり、転倒する恐れがある。
このように、特許文献１及び特許文献２の方法においては、内的要因及び外的要因によって転倒する恐れがあり、人間の近くで活動する機会が増える状況においては、様々なトラブルが発生する可能性がある。

また、特許文献３の方法においても、バッテリ２１５の電圧レベル低下によって、重心が高い状態から転倒する危険性は防げるものの、転倒時の衝撃を緩和すべくロボットＲの重心を下げる動作は、一部が破損してしまうことにより、信号が伝達できない場合のことは考えられていない。従って、一部が破損したり、何らかの理由で通信異常が発生したりした場合には、機能が十分働かずに、重心を下げる動作等を行うことができず、そのまま転倒してしまう恐れがある。

そこで本発明は以上のような課題を解消するためになされたものであり、ロボットの通信路を２以上に分け、信号の伝達信頼性を向上させることで、転倒等の恐れを軽減する脚式移動ロボット及び車輪移動式人型ロボットを提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明による脚式移動ロボット及び車輪移動式人型ロボットは以下のような特徴を有する。
（１）右脚部に備えられた複数の右脚アクチュエータと、左脚部に備えられた複数の左脚アクチュエータと、右腕部に備えられた複数の右腕アクチュエータと、左腕部に備えられた複数の左腕アクチュエータと、前記右脚アクチュエータと、前記左脚アクチュエータと、前記右腕アクチュエータと、前記左腕アクチュエータとを、制御する制御部とを備えた脚式移動ロボットにおいて、前記右脚アクチュエータと、前記左脚アクチュエータとが、第１通信路によって前記制御部と接続され、前記右腕アクチュエータと、前記左腕アクチュエータとが、第２通信路によって前記制御部に接続され、前記第１通信路と、前記第２通信路とが異なる規格の通信手段が使用されていることを特徴とする。

ここでいう、各部に備えられたアクチュエータとは、例えば右脚部に供えられた複数の右脚アクチュエータの場合、右脚を歩行できるように駆動するためのサーボモータ等のアクチュエータであり、右脚が６自由度必要な場合は６軸、５自由度必要な場合には５軸といったようにサーボモータ等が各軸の駆動用に備えられているものである。サーボモータ等のアクチュエータは、各関節そのものに備えられる場合もあるし、ロボットのボディ等にアクチュエータを備え、ワイヤによって駆動する場合もある。

（２）（１）に記載される脚式移動ロボットにおいて、前記第１通信路にＩＥＥＥ規格の接続方法を使用し、前記第２通信路にＵＳＢ規格の接続方法を使用することを特徴とする。
ここでいう、ＩＥＥＥ規格とは、ＩＥＥＥ１３９４等のリアルタイム伝送の機能を備えるインターフェイスのことである。主にパソコンと画像関係の周辺機器との接続に使われることが多いが、ホストを介さなくても機器同士で接続が可能である。一般的には、通信の信頼性があるといわれている。なお、ＩＥＥＥ１３９４規格はＩＥＥＥ（米国電気電子技術者協会）によって設置された委員会であるＩＥＥＥ８０２委員会によって決められた規格である。
またここでいう、ＵＳＢ規格とは、ＵＳＢ１．０、及びＵＳＢ２．０等の種類を持つパソコン等に周辺機器を接続するためのインターフェイスのことである。ＨＵＢがあれば、ＨＵＢを介してスター型に接続が可能であり、ＵＳＢ１．０で１台のパソコンに理論的には１２７個まで接続可能である。

（３）（１）又は（２）に記載される脚式移動ロボットにおいて、前記第１通信路及び前記第２通信路の接続状態を監視可能である監視部を有することを特徴とする。
ここでいう接続状態を監視可能である監視部とは、例えばＩＥＥＥ１３９４や、ＵＳＢ１．０等に接続するためのインターフェイス等のことである。これらの規格のインターフェイスはホストが活性状態で接続可能であるホットプラグと呼ばれる接続が可能であり、接続状態を常に監視しているので、何らかの状態で接続状態が解除されると、接続状態が解除されたことを、システム側がすぐに知ることができる。

（４）（１）乃至（３）のいずれか１つに記載される脚式移動ロボットにおいて、前記第１通信路によって、歩行の制御に用いる加速度センサが、前記制御部に接続されることを特徴とする。
ここでいう、歩行の制御に用いる加速度センサとは、例えばジャイロセンサ等のロボットの傾きを検出するために備えられるセンサである。この傾きによって、歩行中のロボットの姿勢に補正を加えるような制御を行うといった手法が一般的にとられている。

（５）（１）乃至（４）のいずれか１つに記載される脚式移動ロボットにおいて、前記制御部は中央演算装置を備え、前記第１通信路及び前記第２通信路は、前記中央演算装置に接続されていることを特徴とする。
ここでいう、中央演算装置とは、ＣＰＵ等を備えた計算装置であり、歩行制御に必要な計算等が行える装置のことを言う。

（６）車輪部に備えられた複数の車輪用アクチュエータと、右腕部に備えられた複数の右腕アクチュエータと、左腕部に備えられた複数の左腕アクチュエータと、前記車輪用アクチュエータと、前記右腕アクチュエータと、前記左腕アクチュエータとを、制御する制御部とを備える車輪移動式人型ロボットにおいて、前記車輪用アクチュエータが、第１通信路によって前記制御部と接続され、前記右腕アクチュエータと、前記左腕アクチュエータとが、第２通信路によって前記制御部に接続され、前記第１通信路と、前記第２通信路とが異なる規格の通信手段が使用されていることを特徴とする。

（７）（６）に記載される車輪移動式人型ロボットにおいて、前記第１通信路にＩＥＥＥ規格の接続方法を使用し、前記第２通信路にＵＳＢ規格の接続方法を使用することを特徴とする。
（８）（６）又は（７）に記載される車輪移動式人型ロボットにおいて、前記第１通信路及び前記第２通信路の接続状態を監視可能である監視部を有することを特徴とする。
（９）（６）乃至（８）のいずれか１つに記載される車輪移動式人型ロボットにおいて、前記第１通信路によって、歩行の制御に用いる加速度センサが、前記制御部に接続されることを特徴とする。
（１０）（６）乃至（９）のいずれか１つに記載される車輪移動式人型ロボットにおいて、前記制御部は中央演算装置を備え、前記第１通信路及び前記第２通信路は、前記中央演算装置に接続されていることを特徴とする。

このような特徴を有する本発明により、以下のような作用、効果が得られる。
（１）右脚部に備えられた複数の右脚アクチュエータと、左脚部に備えられた複数の左脚アクチュエータと、右腕部に備えられた複数の右腕アクチュエータと、左腕部に備えられた複数の左腕アクチュエータと、前記右脚アクチュエータと、前記左脚アクチュエータと、前記右腕アクチュエータと、前記左腕アクチュエータとを、制御する制御部とを備えた脚式移動ロボットにおいて、前記右脚アクチュエータと、前記左脚アクチュエータとが、第１通信路によって前記制御部と接続され、前記右腕アクチュエータと、前記左腕アクチュエータとが、第２通信路によって前記制御部に接続され、前記第１通信路と、前記第２通信路とが異なる規格の通信手段が使用されていることを特徴とするので、通信路の規格を変えることで、システム的にも完全に切り離すことが可能になり相互干渉する心配がなくなる。

このため、何らかの理由で第２通信路が切断したり通信異常を起こしたりしたとしても、姿勢保持及び歩行に最低限必要な第１通信路が生きているので、歩行中や立った姿勢の状態で通信に障害がおこったとしても、倒れることによってロボット自身が破損したり、周りのものを破損したりすることを防ぐことができる。この場合、第１通信路が切断したり通信異常を起こしたりした場合には、転倒の危険性が高いが、通信路を分散し、その通信路が相互に干渉しないことで、姿勢保持及び歩行に最低限必要な第１通信路の通信異常や断線の確率を軽減し、よって、転倒の恐れを軽減することが可能になるという優れた効果を奏する。また、歩行に必要な第１通信路の規格を高級な規格にして、必要最低限の部分だけ通信の確実性を増すことも可能となる。通信線にシールド線を用いたり、通信の二重化等によってノイズに対する防御を強化するような規格やの通信線を採用したりすることで、データ転送の確実性を向上したり、駆動部に用いられるケーブルの耐屈曲性を上げ、繰り返し曲げによる断線の確率を軽減したりすることは、有効な手段である。

（２）（１）に記載される脚式移動ロボットにおいて、前記第１通信路にＩＥＥＥ規格の接続方法を使用し、前記第２通信路にＵＳＢ規格の接続方法を使用することを特徴とするので、既にある通信規格であるＩＥＥＥ規格とＵＳＢ規格を利用することで、容易にシステム構築が可能であり、ＩＥＥＥ規格とＵＳＢ規格はシステム的に完全に切り離すことが可能であるので、相互に干渉する心配も無い。
（３）（１）又は（２）に記載される脚式移動ロボットにおいて、前記第１通信路及び前記第２通信路の接続状態を監視可能である監視部を有することを特徴とするので、ロボットが破損した等の原因によって断線した場合においても、監視部によって監視されているので、第１通信路及び第２通信路の接続状態を即座に把握でき、そのことによって、ロボットが転倒して破損したり、転倒することによって周りに被害を及ぼしたりする被害を最小限にとどめるためのロボットの動作ロジックを、通信停止した段階で決定できるという優れた効果を奏する。

（４）（１）乃至（３）のいずれか１つに記載される脚式移動ロボットにおいて、前記第１通信路によって、歩行の制御に用いる加速度センサが、前記制御部に接続されることを特徴とするので、何らかの理由で第２通信路が切断したり通信異常を起こしたりしたとしても。姿勢保持及び歩行に最低限必要な第１通信路が生きており、第１通信路に加速度センサが接続されているので、歩行中や立った姿勢の状態で通信に障害が起こったとしても、ロボットは転倒することが無く、加速度センサが接続されていることで、立ち続けるための外乱抑制効果や、歩行状態から停止状態に移行する場合にも転倒の恐れが低くなる。

（５）（１）乃至（４）のいずれか１つに記載される脚式移動ロボットにおいて、前記制御部は中央演算装置を備え、前記第１通信路及び前記第２通信路は、前記中央演算装置に接続されていることを特徴とするので、第１通信路及び第２通信路に接続された機器を、中央演算装置を備えた制御部によって制御しうる。これにより複雑な制御を実現することが可能であり、人間の歩行に類似した歩行制御を行うことが可能になる。

（６）車輪部に備えられた複数の車輪用アクチュエータと、右腕部に備えられた複数の右腕アクチュエータと、左腕部に備えられた複数の左腕アクチュエータと、前記車輪用アクチュエータと、前記右腕アクチュエータと、前記左腕アクチュエータとを、制御する制御部とを備える車輪移動式人型ロボットにおいて、前記車輪用アクチュエータが、第１通信路によって前記制御部と接続され、前記右腕アクチュエータと、前記左腕アクチュエータとが、第２通信路によって前記制御部に接続され、前記第１通信路と、前記第２通信路とが異なる規格の通信手段が使用されていることを特徴とするので、通信路の規格を変えることで、システム的にも完全に切り離すことが可能になり相互干渉する心配がなくなる。

このため、何らかの理由で第２通信路が切断したり通信異常を起こしたりしたとしても、姿勢保持及び走行に最低限必要な第１通信路が生きているので、走行中や立った姿勢の状態に通信に障害がおこっても、倒れることによってロボット自身が破損したり、周りのものを破損したりすることを防ぐことができる。この場合、第１通信路が切断したり通信異常を起こしたりした場合には、転倒の危険性が高いが、通信路を分散し、その通信路が相互に干渉しないことで、姿勢保持及び歩行に最低限必要な第１通信路の通信異常や断線の確率を軽減し、よって、転倒の恐れを軽減することが可能になるという優れた効果を奏する。また、歩行に必要な第１通信路の規格を高級な規格にして、必要最低限の部分だけ通信の確実性を増すことも可能となる。通信線にシールド線を用いたり、通信の二重化等によってノイズに対する防御を強化するような規格やの通信線を採用したりすることで、データ転送の確実性を向上したり、駆動部に用いられるケーブルの耐屈曲性を上げ、繰り返し曲げによる断線の確率を軽減したりすることは、有効な手段である。

（７）（６）に記載される車輪移動式人型ロボットにおいて、前記第１通信路にＩＥＥＥ規格の接続方法を使用し、前記第２通信路にＵＳＢ規格の接続方法を使用することを特徴とするので、上記（２）の作用効果と同様の結果が得られる。
（８）（６）又は（７）に記載される車輪移動式人型ロボットにおいて、前記第１通信路及び前記第２通信路の接続状態を監視可能である監視部を有することを特徴とするので、上記（３）の作用効果と同様の結果が得られる。
（９）（６）乃至（８）のいずれか１つに記載される車輪移動式人型ロボットにおいて、前記第１通信路によって、歩行の制御に用いる加速度センサが、前記制御部に接続されることを特徴とするので、上記（４）の作用効果と同様の結果が得られ、何らかの理由で第２通信路が切断したり通信異常を起こしたりしたとしても、姿勢保持及び歩行に最低限必要な第１通信路が生きており、第１通信路に加速度センサが接続されているので、走行中や立った姿勢の状態で通信に障害が起こったとしても、ロボットは転倒することが無く、加速度センサが接続されていることで、立った状態を維持し続けるための外乱抑制効果や、走行状態から停止状態に移行する場合にも転倒の恐れが低くなる。

（１０）（６）乃至（９）のいずれか１つに記載される車輪移動式人型ロボットにおいて、前記制御部は中央演算装置を備え、前記第１通信路及び前記第２通信路は、前記中央演算装置に接続されていることを特徴とするので、第１通信路及び第２通信路に接続された機器を、中央演算装置を備えた制御部によって制御しうる。これにより複雑な制御を実現することが可能であり、倒立制御を行って安定した走行の制御を行うことが可能になる。

以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。最初に実施例の構成について説明する。
図１には脚式歩行ロボット６０のシステム構成図を示す。
図１のロボットは、人型の脚式歩行ロボット６０であり、頭部７０をボディ３０の上端部に支持し、また、ボディ３０に接続する、右脚１０、左脚２０、右腕４０、左腕５０にはアクチュエータを備えており、２足歩行で移動することが可能である。
まず、各部に配置されたアクチュエータであるが、右脚１０には、右股関節ヨー軸用サーボモータ１１、右股関節ロール軸用サーボモータ１２、右股関節ピッチ軸用サーボモータ１３、右ヒザ関節ピッチ軸用サーボモータ１４、右足首ロール軸用サーボモータ１５、及び、右足首ピッチ軸用サーボモータ１６、の合計６つのサーボモータが備えられており、６自由度を有し、人間の動作に近い形での歩行が可能である。
このうち、右ヒザ関節ピッチ軸用サーボモータ１４に用いる右脚４アンプ１４Ａ、右足首ロール軸用サーボモータ１５に用いる右脚５アンプ１５Ａ、右足首ピッチ軸用サーボモータ１６に用いる右脚６アンプ１６Ａの３つのアンプに関しては、右脚１０内に供えられている。

左脚２０にも同様の位置に、左股関節ヨー軸用サーボモータ２１、左股関節ロール軸用サーボモータ２２、左股関節ピッチ軸用サーボモータ２３、左ヒザ関節ピッチ軸用サーボモータ２４、左脚首ロール軸用サーボモータ２５、及び、左脚首ピッチ軸用サーボモータ２６、の合計６つのサーボモータが備えられており６自由度を有し、人間の動作に近い形での歩行が可能である。アンプも左脚２０内に、左脚４アンプ２４Ａ、左脚５アンプ２５Ａ、左脚６アンプ２６Ａの３つが備えられている。
また、腰には腰ヨー軸用サーボモータ３５が１つ備えられており、頭部７０とボディ３０を繋ぐ首部には首ロール軸用サーボモータ３１、首ピッチ軸用サーボモータ３２、首ヨー軸用サーボモータ３３の３つのサーボモータが備えられ、３自由度を有している。

また、右腕４０には、右肩関節ピッチ軸用サーボモータ４１、右肩関節ロール軸用サーボモータ４２、右ヒジ関節ピッチ軸用サーボモータ４３、右前腕ヨー軸用サーボモータ４４、右手首関節用ピッチ軸用サーボモータ４５、及び、右手首関節用ロール軸用サーボモータ４６、の合計６つのサーボモータが備えられ、６自由度を有し、人間の動作に近い形での動作が可能である。
また、左腕５０も同様に、左肩関節ピッチ軸用サーボモータ５１、左肩関節ロール軸用サーボモータ５２、左ヒジ関節ピッチ軸用サーボモータ５３、左前腕ヨー軸用サーボモータ５４、左手首関節用ピッチ軸用サーボモータ５５、及び、左手首関節用ロール軸用サーボモータ５６、の合計６つのサーボモータを備えられ、６自由度を有し、人間の動作に近い形での動作が可能である。
なお、右腕４０にはそのほかに、右指先を動かすための３つのサーボモータである、右指１サーボモータ４７、右指２サーボモータ４８、右指３サーボモータ４９を備えている。

これらのアンプである、首１アンプ３１Ａ、首２アンプ３２Ａ、首３アンプ３３Ａ、腰アンプ３５Ａ、右脚１アンプ１１Ａ、右脚２アンプ１２Ａ、右脚３アンプ１３Ａ、左脚１アンプ２１Ａ、左脚２アンプ２２Ａ、左脚３アンプ２３Ａ、右腕１アンプ４１Ａ、右腕２アンプ４２Ａ、右腕３アンプ４３Ａ、右腕４アンプ４４Ａ、右腕５アンプ４５Ａ、右腕６アンプ４６Ａ、左腕１アンプ５１Ａ、左腕２アンプ５２Ａ、左腕３アンプ５３Ａ、左腕４アンプ５４Ａ、左腕５アンプ５５Ａ、左腕６アンプ５６Ａ、右指１アンプ４７Ａ、右指２アンプ４８Ａ、及び、右指３アンプ４９Ａは全てボディ３０の中に収められており、ボディ３０にはそのほかに、ＣＰＵ３６を含む制御装置と、ＵＳＢの入出力を管理するＵＳＢ−Ｉ／Ｏ３７、電源であるバッテリ３８、歩行の制御に用いる加速度センサであるジャイロセンサ３９、その他、図示しない記憶装置等が収められている。
これらの他にも、頭部７０には、ロボットの体の各部位に光を発するためのＬＥＤ７２、７３や、トランペットを吹くために備えられる人工唇７１等が供えられ、右脚１０及び左脚２０にも、ＬＥＤ７４、７５が備えられている。また、肩部分にはＬＥＤ７６、及び非常停止スイッチ７７が備えられている。

これらの接続は３系統に分離され、１系統は第１通信路にあたる最重要通信路８０として両脚部分、つまり、右脚１０、左脚２０の合計１２個のサーボ及び、１２個のアンプに接続されており、本実施例においてはＩＥＥＥ１３９４の規格によるホットプラグでの接続となっている。このため、接続状態を常にハードウェアレベルでも、ソフトウェアレベルでも監視をすることが可能である。このように接続状態を監視できることで、通信異常や断線等の検知システムを別途も受ける必要も無い。

具体的には、最重要通信路８０に接続されるのは、右脚１０に備えられるサーボモータである、右股関節ヨー軸用サーボモータ１１、右股関節ロール軸用サーボモータ１２、右股関節ピッチ軸用サーボモータ１３、右ヒザ関節ピッチ軸用サーボモータ１４、右足首ロール軸用サーボモータ１５、及び、右足首ピッチ軸用サーボモータ１６の６つのサーボモータと、右脚１０に備えられるアンプである、右脚４アンプ１４Ａ、右脚５アンプ１５Ａ、及び、右脚６アンプ１６Ａの３つのアンプ。また、左脚２０に備えられるサーボモータである、左股関節ヨー軸用サーボモータ２１、左股関節ロール軸用サーボモータ２２、左股関節ピッチ軸用サーボモータ２３、左ヒザ関節ピッチ軸用サーボモータ２４、左脚首ロール軸用サーボモータ２５、及び、左脚首ピッチ軸用サーボモータ２６の６つのサーボモータと、左脚２０に備えられるアンプである、左脚４アンプ２４Ａ、左脚５アンプ２５Ａ、及び、左脚６アンプ２６Ａの３つのアンプ。また、ボディ３０に備えられるアンプである、右脚１アンプ１１Ａ、右脚２アンプ１２Ａ、右脚３アンプ１３Ａ、左脚１アンプ２１Ａ、左脚２アンプ２２Ａ、及び、左脚３アンプ２３Ａの６つの両脚用のアンプと、腰ヨー軸用サーボモータ３５、腰アンプ３５Ａ、及び、ジャイロセンサ３９が接続されている。
この最重要通信路８０に接続される機器が制御されていないと脚式歩行ロボット６０が転倒してしまい、最重要通信路８０の通信切断が起こることは、脚式歩行ロボット６０を物理的に破損しかねない致命的なエラーに結びつく。

また、他の１系統は第２通信路にあたる重要通信路８１として、上半身部分、即ち、右腕４０と左腕５０のサーボモータと、アンプに接続されており、右指のサーボモータも含めて、１９個のサーボモータ及びアンプに接続されており、ＩＥＥＥ１３９４の規格によるホットプラグでの接続となっている。

具体的にいうと、重要通信路８１に接続されるのは、右腕４０に接続されるサーボモータである、右肩関節ピッチ軸用サーボモータ４１、右肩関節ロール軸用サーボモータ４２、右ヒジ関節ピッチ軸用サーボモータ４３、右前腕ヨー軸用サーボモータ４４、右手首関節用ピッチ軸用サーボモータ４５、及び、右手首関節用ロール軸用サーボモータ４６と、左腕５０に備えられるサーボモータである、左肩関節ピッチ軸用サーボモータ５１、左肩関節ロール軸用サーボモータ５２、左ヒジ関節ピッチ軸用サーボモータ５３、左前腕ヨー軸用サーボモータ５４、左手首関節用ピッチ軸用サーボモータ５５、及び、左手首関節用ロール軸用サーボモータ５６と、右指用のサーボモータである、右指１サーボモータ４７、右指２サーボモータ４８、右指３サーボモータ４９と、首用のサーボモータである、首ロール軸用サーボモータ３１、首ピッチ軸用サーボモータ３２、及び、首ヨー軸用サーボモータ３３の合計１９個のサーボモータ。また、ボディ３０に備えられるこれらのサーボモータのアンプである、右腕１アンプ４１Ａ、右腕２アンプ４２Ａ、右腕３アンプ４３Ａ、右腕４アンプ４４Ａ、右腕５アンプ４５Ａ、右腕６アンプ４６Ａ、左腕１アンプ５１Ａ、左腕２アンプ５２Ａ、左腕３アンプ５３Ａ、左腕４アンプ５４Ａ、左腕５アンプ５５Ａ、左腕６アンプ５６Ａ、右指１アンプ４７Ａ、右指２アンプ４８Ａ、及び、右指３アンプ４９Ａ、首１アンプ３１Ａ、首２アンプ３２Ａ、首３アンプ３３Ａの合計１９個のアンプが接続されている。
この重要通信路８１の通信切断は、一部機能の喪失にとどまり、最重要通信路８０のロバスト性が高ければ、脚式歩行ロボット６０が転倒してしまうほどのエラーとはならない。

さらにもう１系統は、第３通信路である普通通信路８２として、頭部７０のＬＥＤ７２、７３や人工唇７１、右脚１０及び左脚２０に付属しているＬＥＤ７４、７５、肩部分に備えられるＬＥＤ７６、非常停止スイッチ７７、ＵＳＢ−Ｉ／Ｏ３７、バッテリ３８等が接続されており、それらについてはＵＳＢ規格にて接続している。人工唇７１に関しては演奏等のエンターテイメント性という観点から見れば重要な機能といえるが、普通通信路８２が通信切断しても、脚式歩行ロボット６０の歩行に影響は無いので、普通通信路８２の通信異常及び通信切断等によって脚式歩行ロボット６０は転倒して破損するようなことも無い。

次に、図２の二輪移動式人型ロボット６１について説明を行う。
図２には二輪移動式人型ロボット６１のシステム構成図を示す。
二輪移動式人型ロボット６１は、２足歩行でなく、車輪で走行する構造の下半身に車輪の付いたロボットであるが、図１の脚式歩行ロボット６０と構成はほぼ同様である。
異なる部分は、脚が車輪になったことによって、右脚１０及び左脚２０のサーボモータ及び腰ヨー軸用サーボモータ３５のかわりに、車輪用にモータが備えられている。車輪用サーボモータは２ヶ所で、右車輪用サーボモータ１７、左車輪用サーボモータ２７である。また、そのサーボモータの為のアンプである、右車輪用アンプ１７Ａ、左車輪用アンプ２７Ａも備えられている。また、この他に補助輪を上下させるための駆動機構である補助輪用アクチュエータ１８も１つ備えられている。なお、二輪移動式人型ロボット６１に備えられるジャイロセンサ３９は、二輪移動式人型ロボット６１の傾斜角速度を検出するために備えられている。

次に、脚式歩行ロボット６０の歩行動作について説明する。なお、脚式歩行ロボット６０の制御については、特開２００４−２０２６５２号公報等で詳しく説明しているので、ここでは簡単に説明する。
脚式歩行ロボット６０は２足歩行にて移動する。簡単に説明すると、脚式歩行ロボット６０が歩行を開始すると、例えば右脚１０を遊脚（足が空中に浮いた状態）とし、左脚２０を立脚（足が地面についた状態）とすると、遊脚側である右脚１０が空中に円弧を描きながら移動し、一定距離を移動して着地する。この際に、左腕５０はバランスをとるように前に振られ、右腕４０は後ろに振られ、遊脚である右脚１０が空中を移動することで発生するスピン力を減殺する。
遊脚であった右脚１０が着地した後、立脚であった左脚２０を遊脚として、遊脚側である左脚２０を空中に円弧を描きながら移動させ、一定距離を移動して着地する。この際に右腕４０はバランスをとるように前に振られ、左腕５０は後ろに振られ、遊脚である左脚２０が空中を移動することで発生するスピン力を減殺する。２足歩行は、この繰り返しで実現可能となる。
ただし、実際には、ジャイロセンサ３９等を利用し、倒立振子制御や、床反力制御や、ＺＭＰ補償制御や、着地位置制御等に基づく歩容データによって、データが補正される複雑な制御を必要とするが、本実施例には直接的には関連が無いので、説明を割愛する。

なお、２足歩行をするという意味では、上半身を使わなくとも、少々安定性等を欠く結果となるものの、下半身制御部のロバスト性が高ければ、下半身のみでの移動が可能である。例えば右脚１０を遊脚とし、左脚２０を立脚とすると、遊脚側である右脚１０が空中に円弧を描きながら移動し、一定距離を移動して着地すると、遊脚を左脚２０とし、立脚を右脚１０として、遊脚側である左脚２０が空中に円弧を描きながら移動し、一定距離を移動して着地する。２足歩行は、この繰り返しで実現可能となる。
このような、人間に類似した２足歩行を実現することが可能であるが、前述のように脚式歩行ロボット６０は、立った姿勢のままでも右脚１０及び左脚２０のモータの負荷をかけた状態にある必要がある。歩行の際にも同様のことが言える。これは、特異点を作らないために常に右脚１０および左脚２０のヒザ関節を曲げておく必要があるからである。また、ヒザ関節のみでなく、他の関節についても負荷をかけた状態でいる必要がある。このため、どれか１つのサーボモータへの通信路が遮断されるだけで、脚式歩行ロボット６０は歩くどころか立った姿勢を維持することができない可能性がある。

次に、二輪移動式人型ロボット６１の走行動作について説明をする。
二輪移動式人型ロボット６１は左右１対の車輪を用いて移動を行う。二輪移動式人型ロボット６１の制御については、特開２００４−３４５０３０号公報に詳しく説明しているので、ここでは簡単に説明を行う。
二輪移動式人型ロボット６１のような２輪を制御して移動するロボットは、右車輪用サーボモータ１７と左車輪用サーボモータ２７等からなる台車部と、ボディ３０、頭部７０、右腕４０、及び左腕５０等から構成され、台車に備えられた車輪は右車輪用サーボモータ１７、及び、左車輪用サーボモータ２７によって駆動され、この駆動手段は、ＣＰＵ３６を備える図示しない制御装置によって、制御される。制御装置は、二輪移動式人型ロボット６１をモデル化した倒立振子型の制御モデルに基づいて設計されている。

この制御装置によって右車輪用サーボモータ１７及び左車輪用サーボモータ２７を制御することによって、立った姿勢を維持することが可能である。なお、図示しない補助輪は補助輪用アクチュエータ１８によって上下するように設けられ、補助輪が上端にあるときは接地していないので、２輪で走行することができ、下端にあるときは補助輪が接地しているので、倒立制御を停止している場合に立った姿勢を保持することが可能となる。

次に、ロボットの各アンプに故障等が発生した場合について、図３で脚式歩行ロボット６０及び二輪移動式人型ロボット６１がとる対応を説明する。
図３は、切断・故障時の動作ロジックについて示された表であり、「故障部位に対応するアンプ」の列には、切断、故障の起こった通信路が接続するアンプが記されており、そのアンプの制御するサーボモータの組み込まれている部位の別で、その対応が分かれている。
また、「説明：通信異常時の設定」の列には、アンプの状態及び、異常時におけるアンプの状態が記されている。
また、「ロボットの状態」の列には、脚式歩行ロボット６０又は二輪移動式人型ロボット６１の状態が「○」「△」「×」で示され、「○」は脚式歩行ロボット６０又は二輪移動式人型ロボット６１が立っていられる状態を示し、「△」は脚式歩行ロボット６０又は二輪移動式人型ロボット６１が立っていられるか、立っていられないか、一意に定めることができない状態を示し、「×」は脚式歩行ロボット６０又は二輪移動式人型ロボット６１が、立った姿勢を維持できずに、転倒してしまう状態を示している。

また、「普通通信路、音楽部位、ＬＥＤ部位」の列には、普通通信路８２で接続される機器のうち、音楽部位として人工唇７１について、ＬＥＤ部位として、頭部７０に備えられるＬＥＤ７２、７３、及び右脚１０及び左脚２０に備えられるＬＥＤ７４、７５、及び肩に備えられるＬＥＤ７６の動作について記している。
また、「最重要通信路、両脚部位、車輪部位」の列には、最重要通信路８０で接続される機器のうち、両脚部位については、脚式歩行ロボット６０の右脚１０及び左脚２０に備えられる複数のサーボモータ、車輪部位については、右車輪用サーボモータ１７、左車輪用サーボモータ２７、及び補助輪用アクチュエータ１８の動作について記している。
また、「重要通信路、両腕、首等部位、指部位」の列には、重要通信路８１で接続される機器のうち、両腕については、右腕４０、左腕５０に備えられるサーボモータ、また、首等部位については、首部に備えられるサーボモータ、及び、腰部に備えられるサーボモータ、指部位については、右指に備えられるサーボモータの動作について、指以外と、両腕、首等部位に、指の動作に分けて記している。

以下、図３の内容について説明する。
ａ−１行に記載される、重要通信路８１に接続される右腕４０、及び、左腕５０のサーボモータ、及び、腰ヨー軸用サーボモータ３５、及び、首に用いられるサーボモータに用いられる、何れかのアンプに、「アンプ異常」が発生した場合、普通通信路８２に接続される音楽部位及びＬＥＤ部位は「停止」し、最重要通信路８０に接続される両脚部位又は車輪部位は「安全停止」し、重要通信路８１に接続される両腕、首等部位、及び指部位は、指以外は「サーボロック」の状態になり、指は「サーボＯＦＦ」の状態となる。これにより、脚式歩行ロボット６０は立った姿勢で停止することが可能である。
ａ−２行及びａ−３行に記載される、重要通信路８１に接続されるアンプに、「通信異常」が発生した場合や、「過負荷」が発生した場合でも、各部位は同じ状態となる。
ａ−１、ａ−２、ａ−３行に記載される状態では、最重要通信路８０に影響が無いため、脚式歩行ロボット６０及び二輪移動式人型ロボット６１が立った姿勢を維持することに影響しない。従って、動作中であっても、安全に停止が可能であり、転倒する危険性は無い。

なお、ここでいう「安全停止」とは、力学的に安定な足軌道を計算、制御することで、両脚で安全に立っていられる状態に動作させることであり、理論上は安定に立っていることができる状態に、脚式歩行ロボット６０及び二輪移動式人型ロボット６１があることを意味している。
また、ここでいう「サーボロック」とは、各関節が現在の角度を保持することを意味している。例えば、脚式歩行ロボット６０の右腕４０に付属するサーボモータが、腕を振り上げた状態でサーボロック状態になった場合、その振り上げた位置で、右腕４０が静止することになる。
また、ここでいう「サーボＯＦＦ」とは、サーボモータの駆動電源を切ることを意味しており、電源が供給されなくなることにより、このサーボモータに接続されている部位が、摩擦等に任せて適当な角度になることを意味している。例えば、指に付属するサーボモータがサーボＯＦＦの状態になった場合、指の関節はサーボＯＦＦの状態になった時点の位置から、自重によって適当な角度に変化する。

次に、ｂ−１、ｂ−２、及びｂ−３行に記載される、右指のアンプが異常を起こして、重要通信路８１に接続される指用のサーボモータ用のアンプに、「アンプ異常」、「通信異常」、「過負荷」が発生した場合は、普通通信路８２に接続される音楽部位及びＬＥＤ部位は、音楽部位のみ「停止」し、最重要通信路８０に接続される部位は両脚部位又は車輪部位は「何もしない」ので制御を続行し、重要通信路８１に接続される両腕、首等部位、及び指部位は、指以外は「何もしない」ので制御を続行し、指は「サーボＯＦＦ」で停止する。この場合、脚式歩行ロボット６０は、音楽を停止するだけで、他の行動は続行することが可能である。

ｂ−１、ｂ−２、ｂ−３行に記載される状態では、最重要通信路８０に影響が無いため、脚式歩行ロボット６０及び二輪移動式人型ロボット６１が立った姿勢を維持することに影響しない。従って、ａ行に記載される場合と同じく、動作中であっても、安全に停止が可能であり、転倒する危険性は無い。
これら、ａ行及びｂ行には、重要通信路８１に接続される機器が、「アンプ異常」「通信異常」「過負荷」等になった場合について記載されており、これらの状態になった場合でも立った姿勢を制御するために必要な機器は接続されていないため、脚式歩行ロボット６０、二輪移動式人型ロボット６１が立った姿勢を維持することが可能である。

一方、ｃ−１行に記載される、最重要通信路８０に接続される、右脚１０、又は、左脚２０に備えられるサーボモータは、２足歩行に必要で、かつ、姿勢を制御するのに必要なサーボモータである。従って、遊脚側のサーボモータのアンプが異常を起こし、最重要通信路８０に接続される右脚１０、及び、左脚２０のサーボモータの、何れかのアンプに、「アンプ異常」が発生した場合、普通通信路８２に接続される音楽部位及びＬＥＤ部位は「停止」し、最重要通信路８０に接続される両脚部位は「緊急停止」の状態となり、重要通信路８１に接続される両腕、首等部位、及び指部位は、指以外は「サーボロック」状態になり、指は「サーボＯＦＦ」で停止する。これにより、脚式歩行ロボット６０は立った姿勢で停止できる可能性がある。

また、ｃ−２行に記載される、最重要通信路８０に接続される、右脚１０、又は、左脚２０のサーボモータのうち、遊脚側のサーボモータのアンプに、「通信異常」が発生した場合には、普通通信路８２に接続される音楽部位及びＬＥＤ部位は「停止」し、最重要通信路８０に接続される両脚部位は「特定位置移動」の状態となり、重要通信路８１に接続される両腕、首等部位、及び指部位は、指以外は「サーボロック」の状態になり、指は「サーボＯＦＦ」で停止する。これにより、脚式歩行ロボット６０は立った姿勢で停止できる可能性がある、
また、ｃ−３行に記載される、最重要通信路８０に接続される、右脚１０、又は、左脚２０のサーボモータのうち、遊脚側のサーボモータのアンプに、「過負荷」が発生した場合には、普通通信路８２に接続される音楽部位及びＬＥＤ部位は「停止」し、最重要通信路８０に接続される両脚部位は「安全停止」の状態となり、重要通信路８１に接続される両腕、首等部位、及び指部位は、指以外は「サーボロック」の状態になり、指は「サーボＯＦＦ」で停止する。これにより、脚式歩行ロボット６０は立った姿勢を維持して停止できる可能性がある。
ここでいう「緊急停止」とは、両足で立てる最短距離の軌道を選択し、動作することである。ただし、遊脚側のどのアンプがアンプ異状を起こしたか、によっては立っていることができない可能性もある。
また、ここでいう「特定位置移動」とは、予めアンプに送信しておいた両足で立つ各関節の角度に、各々のアンプが独立に移動することである。

また、ｄ−１行に記載される、最重要通信路８０に接続される、右脚１０、又は、左脚２０のサーボモータのうち、立脚側のサーボモータのアンプに、「アンプ異常」が発生した場合、普通通信路８２に接続される音楽部位及びＬＥＤ部位は「停止」し、最重要通信路８０に接続される両脚部位又は車輪部位は「サーボＯＦＦ」の状態となり、重要通信路８１に接続される両腕、首等部位、及び指部位の何れも「サーボＯＦＦ」の状態となる。この場合は、脚式歩行ロボット６０は、立脚側がサーボＯＦＦとなるために、立ち続けることができず、倒れてしまう。
この際、最重要通信路８０と重要通信路８１のサーボモータは何れも「サーボＯＦＦ」状態にするように指示をしているが、ロボットが転倒する際に、重要通信路８１に接続される上腕部や首部のサーボモータの状態が、「サーボロック」状態や可動状態にあると、倒れる衝撃がその部分にかかって破損する恐れがあるので、極力負荷を減らす方向で、「サーボＯＦＦ」状態にする。こうすることで、外力に従い負荷の軽い方向に関節が曲がってくれる可能性があり、その結果、ロボットの物理的破損を軽減する効果が期待できるからである。

また、ｄ−２行に記載される、最重要通信路８０に接続される、右脚１０、又は、左脚２０のサーボモータのうち、立脚側のアンプに、「通信異常」が発生した場合は、普通通信路８２に接続される音楽部位及びＬＥＤ部位は「停止」し、最重要通信路８０に接続される部位は両脚部位又は車輪部位は「特定位置移動」の状態となり、重要通信路８１に接続される両腕、首等部位、及び指部位は、指以外は「サーボロック」の状態になり、指は「サーボＯＦＦ」で停止する。この場合は、脚式歩行ロボット６０は立った姿勢で停止することができる可能性がある。
また、ｄ−３行に記載される、最重要通信路８０に接続される、右脚１０、又は、左脚２０のサーボモータのうち、立脚側のアンプに、「過負荷」が発生した場合は、普通通信路８２に接続される音楽部位及びＬＥＤ部位は「停止」し、最重要通信路８０に接続される部位は両脚部位又は車輪部位は「安全停止」の状態となり、重要通信路８１に接続される両腕、首等部位、及び指部位は、指以外は「サーボロック」の状態になり、指は「サーボＯＦＦ」で停止する。
この場合は、脚式歩行ロボット６０は立った姿勢を維持して停止できる可能性がある。ただし、「過負荷」状態になったアンプの制御部位によっては転倒する恐れがある。

次に、図４の内容について説明する。図４は図３の続きである。
ｅ−１行に記載される、最重要通信路８０に接続される、右車輪用サーボモータ１７、又は、左車輪用サーボモータ２７のサーボモータに用いるアンプに、「アンプ異常」が発生した場合、普通通信路８２に接続される音楽部位及びＬＥＤ部位は「停止」し、最重要通信路８０に接続される車輪部位は「緊急停止」の状態となり、重要通信路８１に接続される両腕、首等部位、及び指部位は、指以外は「サーボロック」の状態になり、指は「サーボＯＦＦ」で停止する。この場合は、二輪移動式人型ロボット６１は立った姿勢を維持して停止することができる。

また、ｅ−２行に記載される、最重要通信路８０に接続される、右車輪用サーボモータ１７、又は、左車輪用サーボモータ２７のサーボモータに用いるアンプに、「通信異常」が発生した場合は、普通通信路８２に接続される音楽部位及びＬＥＤ部位は「停止」し、最重要通信路８０に接続される車輪部位は「緊急停止」の状態となり、重要通信路８１に接続される両腕、首等部位、及び指部位は、指以外は「サーボロック」の状態になり、指は「サーボＯＦＦ」で停止する。この場合は、二輪移動式人型ロボット６１は立った姿勢を維持して停止することができる。

また、ｅ−３行に記載される、最重要通信路８０に接続される、右車輪用サーボモータ１７、又は、左車輪用サーボモータ２７のサーボモータに用いるアンプに、「過負荷」が発生した場合は、普通通信路８２に接続される音楽部位及びＬＥＤ部位は「停止」し、最重要通信路８０に接続される車輪部位は「安全停止」の状態となり、重要通信路８１に接続される両腕、首等部位、及び指部位は、指以外は「サーボロック」の状態になり、指は「サーボＯＦＦ」で停止する。この場合は、二輪移動式人型ロボット６１は立った姿勢を維持して停止することができる。

次に、ｆ−１行に記載される、脚式歩行ロボット６０又は二輪移動式人型ロボット６１のアクチュエータに用いられているアンプが、バスリセットの状態になった場合、普通通信路８２に接続される音楽部位及びＬＥＤ部位は「停止」し、最重要通信路８０に接続される両脚部位は、「特定位置移動」の状態となり、車輪部位は「安全停止」の状態となり、重要通信路８１に接続される両腕、首等部位、及び指部位の何れも「サーボＯＦＦ」の状態となる。この場合は、二輪移動式人型ロボット６１は立った姿勢で停止することができる可能性がある。
ここで、二輪移動式人型ロボット６１における緊急停止とは、前述するジャイロセンサ３９（ここでは傾斜角速度センサ）から得られる傾斜角が傾いていない場合に、「補助輪を下げると同時に前輪のアクチュエータを「サーボＯＦＦ」状態にすることで、立ち続けることを意味する。

このように、通信路が切断又は故障時の脚式歩行ロボット６０、又は二輪移動式人型ロボット６１の動作ロジックが決められており、切断又は故障した通信路によって、それぞれの対応を変えることができるので、脚式歩行ロボット６０及び二輪移動式人型ロボット６１は立った姿勢を維持できずに倒れてしまう、といったようなことによって破損する危険性を最小限に抑えることが可能である。
なお、ここでいうバスリセットとは、通信路の電気的、機械的切断や、ＣＰＵ、アンプ、加速度センサの瞬時停止、故障、大きな電気ノイズにより、通信が途切れてアンプがリセット状態になることを言う。このようなトラブルの場合はＣＰＵ３６を含む制御装置に接続されたインターフェイスによって、監視部で検知が可能である。

次に、図５を説明する。
図５には、ハード系の故障時の処理について記載されている。
各列の説明については、図３及び図４とほぼ一緒であり、「説明」の列の部分の記載が、ハード系の状態を示している部分が異なる。
ｇ−１行に記載される、普通通信路８２に接続される、バッテリ３８が「異常」の状態になると、普通通信路８２に接続される音楽部位及びＬＥＤ部位は「停止」し、最重要通信路８０に接続される両脚部位及び車輪部位は「安全停止」し、重要通信路８１に接続される両腕、首等部位、及び指部位は、指以外は「サーボロック」の状態になり、指は「サーボＯＦＦ」の状態となる。しかし、バッテリ３８から電力が供給されなくなるので、脚式歩行ロボット６０は立ったまま停止することが出来ず転倒してしまう。また、二輪移動式人型ロボット６１は立った姿勢のまま停止することはできない。

ｈ−１行に記載される、普通通信路８２に接続される、非常停止スイッチ７７が動作した場合、各サーボは「サーボＯＦＦ」の状態になり、普通通信路８２に接続される音楽部位及びＬＥＤ部位は「停止」し、最重要通信路８０に接続される両脚部位又は車輪部位は「サーボＯＦＦ」状態となり、重要通信路８１に接続される両腕、首等部位、及び指部位は、全て「サーボＯＦＦ」状態になる。従って、脚式歩行ロボット６０及び二輪移動式人型ロボット６１は、転倒してしまう。
また、ｈ−２行に記載される、普通通信路８２に接続される、非常停止スイッチ７７が「異常」の状態になった場合、普通通信路８２に接続される音楽部位及びＬＥＤ部位は「停止」し、最重要通信路８０に接続される両脚部位及び車輪部位は「安全停止」し、重要通信路８１に接続される両腕、首等部位、及び指部位は、指以外は「サーボロック」の状態になり、指は「サーボＯＦＦ」の状態となる。この場合、非常停止スイッチ７７の状態によっては、脚式歩行ロボット６０及び二輪移動式人型ロボット６１は、転倒する危険性がある。

次に、ｉ−１行に記載される、脚式歩行ロボット６０において、最重要通信路８０に接続されるジャイロセンサ３９が「異常」の状態になった場合、普通通信路８２に接続される音楽部位及びＬＥＤ部位は「停止」し、最重要通信路８０に接続される両脚部位は、「特定位置移動」の状態となり、重要通信路８１に接続される両腕、首等部位、及び指部位は、指以外は「サーボロック」の状態になり、指は「サーボＯＦＦ」で停止する。この場合は、脚式歩行ロボット６０は立った姿勢を維持して停止することができる。

次に、ｉ−２行に記載される、二輪移動式人型ロボット６１において、最重要通信路８０に接続されるジャイロセンサ３９が「異常」の状態になった場合、普通通信路８２に接続される音楽部位及びＬＥＤ部位は「停止」し、最重要通信路８０に接続される車輪部位は、「緊急停止」の状態となり、重要通信路８１に接続される両腕、首等部位、及び指部位は、指以外は「サーボロック」の状態になり、指は「サーボＯＦＦ」で停止する。この場合は、補助輪を下げることで、二輪移動式人型ロボット６１は立った姿勢で停止することができる可能性がある。
これら、ｃ行乃至ｅ行、及びｉ行に記載される、最重要通信路８０に接続される機器に異常が発生した場合は、脚式歩行ロボット６０及び二輪移動式人型ロボット６１は立った姿勢を維持することができない可能性が高い。従って、必要最小限の機器を最重要通信路８０に接続しておくことで、転倒する恐れを極力少なくすることが重要である。
これらの状態に対して、上記の対処方法をとることによって、脚式歩行ロボット６０および二輪移動式人型ロボット６１の転倒を最小限に抑えることができる。

次に、ｊ−１行に記載される、二輪移動式人型ロボット６１の補助輪用のアクチュエータに、異常が発生した場合、普通通信路８２に接続される音楽部位及びＬＥＤ部位は「停止」し、最重要通信路８０に接続される車輪部位は「安全停止」の状態となり、重要通信路８１に接続される両腕、首等部位、及び指部位は、指以外は「サーボロック」の状態になり、指は「サーボＯＦＦ」で停止する。この場合は、二輪移動式人型ロボット６１は立った姿勢を維持して停止することができる。

以上、本発明のロボット制御装置における実施の形態を例示したが、この実施の形態に限られることなく発明の趣旨を逸脱しない範囲で変形することを妨げない。
例えば、第１通信路である最重要通信路８０、第２通信路である重要通信路８１として、ＩＥＥＥ１３９４規格の接続方式を採用し、第３通信路として普通通信路８２とし、ＵＳＢ規格の接続方式を採用しているが、第１通信路にＩＥＥＥ１３９４を、第２通信路と第３通信路にＵＳＢ規格の接続方式を採用しても良いし、どの通信路に、ＩＥＥＥ規格、及び、ＵＳＢ規格の接続方式を採用しても構わない。全て同じ規格を採用したとしても、通信路を分けることで、一定の安定性を確保できるからである。なお、接続方式として、ＩＥＥＥ規格、及びＵＳＢ規格の接続方式を用いなくとも、接続状態を常に監視できる方式の有線による接続方法であれば、問題は無い。

さらに、最重要通信路８０、重要通信路８１、普通通信路８２に接続される機器を列挙したが、最重要通信路８０には、転倒することなく静止する制御に必要な最低限の機器が接続されていれば足り、制御的にジャイロセンサ３９が無くとも、動作中に脚式歩行ロボット６０及び二輪移動式人型ロボット６１が転倒することなく静止できるのであれば、ジャイロセンサ３９が最重要通信路８０に接続されている必要は無い。これらの通信路と機器との組み合わせは設計事項であり、最重要通信路８０には、転倒することなく静止する制御に必要な最低限の機器が接続され、重要通信路８１には、歩行制御に必要な機器が接続され、普通通信路８２にはそれ以外の機器が接続されていれば良い。

上述したように、本発明による脚式移動ロボット及び車輪移動式人型ロボットによれば、以下のような効果を奏する。
（１）右脚１０に備えられた右股関節ヨー軸用サーボモータ１１、右股関節ロール軸用サーボモータ１２、右股関節ピッチ軸用サーボモータ１３、右ヒザ関節ピッチ軸用サーボモータ１４、右足首ロール軸用サーボモータ１５、右足首ピッチ軸用サーボモータ１６と、左脚２０に備えられた左股関節ヨー軸用サーボモータ２１、左股関節ロール軸用サーボモータ２２、左股関節ピッチ軸用サーボモータ２３、左ヒザ関節ピッチ軸用サーボモータ２４、左脚首ロール軸用サーボモータ２５、左脚首ピッチ軸用サーボモータ２６と、右腕４０に備えられた右肩関節ピッチ軸用サーボモータ４１、右肩関節ロール軸用サーボモータ４２、右ヒジ関節ピッチ軸用サーボモータ４３、右前腕ヨー軸用サーボモータ４４、右手首関節用ピッチ軸用サーボモータ４５、右手首関節用ロール軸用サーボモータ４６と、左腕５０に備えられた左肩関節ピッチ軸用サーボモータ５１、左肩関節ロール軸用サーボモータ５２、左ヒジ関節ピッチ軸用サーボモータ５３、左前腕ヨー軸用サーボモータ５４、左手首関節用ピッチ軸用サーボモータ５５、左手首関節用ロール軸用サーボモータ５６、を備えて、右脚１０に備える上記アクチュエータと、左脚２０に備える上記アクチュエータと、右腕４０に備える上記アクチュエータと、左腕５０に備える上記アクチュエータとを、制御する制御部を備えた脚式歩行ロボット６０において、右脚１０に備える上記アクチュエータと、左脚２０に備える上記アクチュエータとが、最重要通信路８０によって制御部と接続され、右腕４０に備える上記アクチュエータと、左腕に備える上記アクチュエータとが、重要通信路８１によって制御部に接続され、最重要通信路８０と、重要通信路８１とが異なる規格の通信手段を使用することを特徴とするので、通信路の規格を変えることで、システム的にも完全に切り離すことが可能になり相互干渉する心配がなくなる。

このため、何らかの理由で重要通信路８１が切断したり通信異常を起こしたりしたとしても、姿勢保持及び歩行に最低限必要な最重要通信路８０が生きているので、歩行中や立った姿勢の状態に通信に障害がおこっても、倒れることによってロボット自身が破損したり、周りのものを破損したりすることを防ぐことができる。この場合、最重要通信路８０が切断したり通信異常を起こしたりした場合には、転倒の危険性が高いが、通信路を分散し、その通信路が相互に干渉しないことで、姿勢保持及び歩行に最低限必要な最重要通信路８０の通信異常や断線の確率を軽減し、よって、転倒の恐れを軽減することが可能になるという優れた効果を奏する。また、歩行に必要な最重要通信路８０の規格を高級な規格にして、必要最低限の部分だけ通信の確実性を増すことも可能となる。通信線にシールド線を用いたり、通信の二重化等によってノイズに対する防御を強化するような規格やの通信線を採用したりすることで、データ転送の確実性を向上したり、駆動部に用いられるケーブルの耐屈曲性を上げ、繰り返し曲げによる断線の確率を軽減したりすることは、有効な手段である。

（２）（１）に記載される脚式歩行ロボット６０において、最重要通信路８０にＩＥＥＥ規格の接続方法を使用し、重要通信路８１にＵＳＢ規格の接続方法を使用することを特徴とするので、既にある通信規格であるＩＥＥＥ規格とＵＳＢ規格を利用することで、容易にシステム構築が可能であり、ＩＥＥＥ規格とＵＳＢ規格はシステム的に完全に切り離すことが可能であるので、相互に干渉する心配も無い。
（３）（１）に記載される脚式歩行ロボット６０において、最重要通信路８０及び重要通信路８１の接続状態を監視可能である監視部を有することを特徴とするので、脚式歩行ロボット６０又は二輪移動式人型ロボット６１の一部が破損した等の原因によって断線した場合においても、監視部によって監視されているので、第１通信路及び第２通信路の接続状態を即座に把握でき、そのことによって、ロボットが転倒して破損したり、転倒することによって周りに被害を及ぼしたりする被害を最小限にとどめるための脚式歩行ロボット６０及び二輪移動式人型ロボット６１の動作ロジックを、通信停止した段階で決定できるという優れた効果を奏する。

（４）（１）乃至（３）のいずれか１つに記載される脚式歩行ロボット６０において、最重要通信路８０によって、歩行の制御に用いるジャイロセンサ３９が、制御部に接続されることを特徴とするので、何らかの理由で重要通信路８１が切断したり通信異常を起こしたりしたとしても、姿勢保持及び歩行に最低限必要な最重要通信路８０が生きており、最重要通信路８０にジャイロセンサ３９が接続されているので、歩行中や立った姿勢の状態で通信に障害が起こったとしても、脚式歩行ロボット６０は転倒することが無く、ジャイロセンサ３９が接続されていることで、立ち続けるための外乱抑制効果や、歩行状態から停止状態に移行する場合にも転倒の恐れが低くなる。

（５）（１）乃至（４）のいずれか１つに記載される脚式歩行ロボット６０において、前記制御部は中央演算装置を備え、最重要通信路８０及び重要通信路８１は、ＣＰＵ３６に接続されていることを特徴とするので、最重要通信路８０及び重要通信路８１に接続された機器を、ＣＰＵ３６を備えた制御部によって制御しうる。これにより複雑な制御を実現することが可能であり、人間の歩行に類似した歩行制御を行うことが可能になる。

（６）車輪部に備えられた右車輪用サーボモータ１７、左車輪用サーボモータ２７と、右腕部に備えられた右肩関節ピッチ軸用サーボモータ４１、右肩関節ロール軸用サーボモータ４２、右ヒジ関節ピッチ軸用サーボモータ４３、右前腕ヨー軸用サーボモータ４４、右手首関節用ピッチ軸用サーボモータ４５、右手首関節用ロール軸用サーボモータ４６と、左腕５０に備えられた左肩関節ピッチ軸用サーボモータ５１、左肩関節ロール軸用サーボモータ５２、左ヒジ関節ピッチ軸用サーボモータ５３、左前腕ヨー軸用サーボモータ５４、左手首関節用ピッチ軸用サーボモータ５５、左手首関節用ロール軸用サーボモータ５６とを備えて、車輪用の上記アクチュエータと、右腕４０に備えられる上記アクチュエータと、左腕５０に備える上記アクチュエータとを、制御する制御部を備える二輪移動式人型ロボット６１において、車輪用の上記アクチュエータが、最重要通信路８０によって前記制御部と接続され、右腕４０に備えられる上記アクチュエータと、左腕５０に備えられる上記アクチュエータとが、重要通信路８１によって前記制御部に接続され、最重要通信路８０と、重要通信路８１とが異なる規格の通信手段を使用することを特徴とするので、通信路の規格を変えることで、システム的にも完全に切り離すことが可能になり相互干渉する心配がなくなる。

このため、何らかの理由で第２通信路が切断したり通信異常を起こしたりしたとしても、姿勢保持及び歩行に最低限必要な第１通信路が生きているので、走行中や立った姿勢の状態に通信に障害がおこっても、倒れることによってロボット自身が破損したり、周りのものを破損したりすることを防ぐことができる。この場合、最重要通信路８０が切断したり通信異常を起こしたりした場合には、転倒の危険性が高いが、通信路を分散し、その通信路が相互に干渉しないことで、姿勢保持及び歩行に最低限必要な最重要通信路８０の通信異常や断線の確率を軽減し、よって、転倒の恐れを軽減することが可能になるという優れた効果を奏する。また、歩行に必要な最重要通信路８０の規格を高級な規格にして、必要最低限の部分だけ通信の確実性を増すことも可能となる。通信線にシールド線を用いたり、通信の二重化等によってノイズに対する防御を強化するような規格やの通信線を採用したりすることで、データ転送の確実性を向上したり、駆動部に用いられるケーブルの耐屈曲性を上げ、繰り返し曲げによる断線の確率を軽減したりすることは、有効な手段である。

（７）（６）に記載される二輪移動式人型ロボット６１において、最重要通信路８０にＩＥＥＥ規格の接続方法を使用し、重要通信路８１にＵＳＢ規格の接続方法を使用することを特徴とするので、上記（２）の作用効果と同様の結果が得られる。
（８）（６）又は（７）に記載される二輪移動式人型ロボット６１において、最重要通信路８０及び重要通信路８１の接続状態を監視可能である監視部を有することを特徴とするので、上記（３）の作用効果と同様の結果が得られる。
（９）（６）乃至（８）のいずれか１つに記載される二輪移動式人型ロボット６１において、最重要通信路８０によって、歩行の制御に用いるジャイロセンサ３９が、制御部に接続されることを特徴とするので、上記（４）の作用効果と同様の結果が得られ、何らかの理由で重要通信路８１が切断したり通信異常を起こしたりしたとしても、姿勢保持及び歩行に最低限必要な最重要通信路８０が生きており、最重要通信路８０にジャイロセンサ３９が接続されているので、走行中や立った姿勢の状態で通信に障害が起こったとしても、二輪移動式人型ロボット６１は転倒することが無く、ジャイロセンサ３９が接続されていることで、立った状態を維持し続けるための外乱抑制効果や、走行状態から停止状態に移行する場合にも転倒の恐れが低くなる。

（１０）（６）乃至（９）のいずれか１つに記載される二輪移動式人型ロボット６１において、制御部はＣＰＵ３６を備え、最重要通信路８０及び重要通信路８１は、ＣＰＵ３６を備える制御部に接続されていることを特徴とするので、最重要通信路８０及び重要通信路８１に接続された機器を、ＣＰＵ３６を備えた制御部によって制御しうる。これにより、二輪移動式人型ロボット６１に対して複雑な制御を実現することが可能であり、倒立制御を行って安定した走行の制御を行うことが可能になる。

実施例の、脚式歩行ロボットのシステム構成図を示している。 実施例の、二輪移動式人型ロボットのシステム構成図を示している。 実施例の、ロボットの各アンプに故障等が発生した場合について、脚式歩行ロボット及び二輪移動式人型ロボットがとる対応について示している。 実施例の、ロボットの各アンプに故障等が発生した場合について、脚式歩行ロボット及び二輪移動式人型ロボットがとる対応について示している。 実施例の、脚式歩行ロボット及び二輪移動式人型ロボットのハード系の故障時の処理について示している。 特許文献１の、運動制御モジュールと駆動部とを接続する情報伝達経路の基本構造を模式的に図解している。 特許文献２の、同期シリアル転送方式の接続構成を模式的に示している。 特許文献３の、ロボットに備えたバッテリと電動モータ等との接続構成を示す図である。

符号の説明

１０ 右脚
１１〜１６ 右脚用各軸サーボモータ
１１Ａ〜１６Ａ 右脚用各軸アンプ
１７ 右車輪用サーボモータ
１７Ａ 右車輪用アンプ
１８ 補助輪用アクチュエータ
２０ 左脚
２１〜２６ 左脚用各種サーボモータ
２１Ａ〜２６Ａ 左脚用各種アンプ
２７ 左車輪用サーボモータ
２７Ａ 左車輪用アンプ
３０ ボディ
３１〜３３ 首用各軸サーボモータ
３１Ａ〜３３Ａ 首用各軸アンプ
３５ 腰ヨー軸用サーボモータ
３５Ａ 腰アンプ
３６ ＣＰＵ
３７ Ｉ／Ｏ
３８ バッテリ
３９ ジャイロセンサ
４０ 右腕
４１〜４６ 右腕用各種サーボモータ
４１Ａ〜４６Ａ 右腕用各種アンプ
４７〜４９ 指用サーボモータ
４７Ａ〜４９Ａ 指用アンプ
５０ 左腕
５１〜５６ 左腕用各軸サーボモータ
５１Ａ〜５６Ａ 左腕用各軸アンプ
６０ 脚式歩行ロボット
６１ 車輪移動ロボット
７０ 頭部
７１ 人工唇
８０ 最重要通信路
８１ 重要通信路
８２ 普通通信路

Claims (6)

1. 右脚部に備えられた複数の右脚アクチュエータと、左脚部に備えられた複数の左脚アクチュエータと、右腕部に備えられた複数の右腕アクチュエータと、左腕部に備えられた複数の左腕アクチュエータと、
   前記右脚アクチュエータと、前記左脚アクチュエータと、前記右腕アクチュエータと、前記左腕アクチュエータとを、制御する制御部とを備えた脚式移動ロボットにおいて、
   前記右脚アクチュエータと、前記左脚アクチュエータとが、第１通信路によって前記制御部と接続され、
   前記右腕アクチュエータと、前記左腕アクチュエータとが、第２通信路によって前記制御部に接続され、
   前記第１通信路と、前記第２通信路とが異なる規格の通信手段が使用されていることを特徴とする脚式移動ロボット。
2. 請求項１に記載される脚式移動ロボットにおいて、
   前記第１通信路にＩＥＥＥ規格の接続方法を使用し、
   前記第２通信路にＵＳＢ規格の接続方法が使用されていることを特徴とする脚式移動ロボット。
3. 請求項１又は請求項２に記載される脚式移動ロボットにおいて、
   前記第１通信路及び前記第２通信路の接続状態を監視可能である監視部を有することを特徴とする脚式移動ロボット。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載される脚式移動ロボットにおいて、
   前記第１通信路によって、歩行の制御に用いる加速度センサが、前記制御部に接続されることを特徴とする脚式移動ロボット。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか１つに記載される脚式移動ロボットにおいて、
   前記制御部は中央演算装置を備え、前記第１通信路及び前記第２通信路は、前記中央演算装置に接続されていることを特徴とする脚式移動ロボット。
6. 車輪部に備えられた複数の車輪用アクチュエータと、右腕部に備えられた複数の右腕アクチュエータと、左腕部に備えられた複数の左腕アクチュエータと、
   前記車輪用アクチュエータと、前記右腕アクチュエータと、前記左腕アクチュエータとを、制御する制御部とを備える車輪移動式人型ロボットにおいて、
   前記車輪用アクチュエータが、第１通信路によって前記制御部と接続され、
   前記右腕アクチュエータと、前記左腕アクチュエータとが、第２通信路によって前記制御部に接続され、
   前記第１通信路と、前記第２通信路とが異なる規格の通信手段が使用されていることを特徴とする車輪移動式人型ロボット。

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