JP2011143536A - 人間型ロボット及びその歩行制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 人間型ロボットは、センサの測定値で関節位置軌跡補正値と関節トルク補正値をそれぞれ計算し、計算された各補正値を用いて関節位置軌跡と関節トルクを補正し、補正された関節トルクによって関節に設置されたモータを駆動することができる。
【選択図】 図4
Description
ここで、θd0は、元の関節位置軌跡命令で、前記関節位置軌跡補正値(h)は、ロボットの重心(x)、地面との力(f)、地面とのモーメント(m)、ロボットのZMP、ロボットの傾斜角(φ)のうちいずれか一つのパラメータの関数で計算される。
ここで、τd0は元の関節トルク命令で、前記関節トルク補正値(g)は、ロボットの重心(x)、地面との力(f)、地面とのモーメント(m)、ロボットのZMP、ロボットの傾斜角(φ)のうちいずれか一つのパラメータの関数で計算される。
ここで、θd0は元の関節位置軌跡命令で、hは関節位置軌跡補正値で、多様なパラメータの関数から計算される。そして、多様なパラメータは、ロボットの重心(x)、地面との力(f)、地面とのモーメント(m)、ロボットのZMP、ロボットの傾斜角(φ)になり得る。
関節位置軌跡補正値(h(x))は、ロボットの重心命令値(xd)と実際値(x)との差(xd−x)に比例ゲイン(kpx)を乗算し、ロボットの重量中心速度
ここで、τd0は元の関節トルク命令で、gは関節トルク補正値で、多様なパラメータの関数から計算される。そして、多様なパラメータは、ロボットの重心(x)、地面との力(f)、地面とのモーメント(m)、ロボットのZMP、ロボットの傾斜角(φ)になり得る。
310 関節トルク計算部
320 関節トルクサーボ制御部
330 センサ部
340 関節位置軌跡補正値計算部
350 関節トルク補正値計算部
Claims (17)
- 当該ロボットの歩行時に動ける各関節を含むロボット関節部と、
当該ロボットの着地情報と姿勢情報とを測定するセンサ部と、
当該ロボットの着地情報と姿勢情報とを用いて前記各関節の関節位置軌跡を生成する関節位置軌跡生成部と、
前記各関節の関節位置軌跡を補正するための関節位置軌跡補正値を計算する関節位置軌跡補正値計算部と、
前記関節位置軌跡補正値を用いて前記各関節の関節位置軌跡を補正し、補正された各関節の関節位置軌跡によって各関節の関節トルクを計算する関節トルク計算部と、
前記各関節の関節トルクを補正するための関節トルク補正値を計算する関節トルク補正値計算部と、
前記関節トルク補正値を用いて前記各関節の関節トルク命令を補正し、補正された各関節の関節トルク命令に追従するようにモータ電流を計算し、計算されたモータ電流によって前記各関節に設置されたモータのトルクのサーボ制御を行う関節トルクサーボ制御部と、を含む人間型ロボット。 - 前記センサ部は、当該ロボットの着地状態を測定するための多軸F/Tセンサと、当該ロボットの姿勢を測定するためのポーズセンサと、を含む、請求項1に記載の人間型ロボット。
- 前記関節位置軌跡生成部は、左足又は右足が地面に着地する場合、互いにスイッチングする複数のマシン状態と、前記複数のマシン状態のスイッチングによって左足又は右足の着地状態を判断し、前記各関節の関節位置軌跡命令を計算する関節位置軌跡計算部と、を含む、請求項1に記載の人間型ロボット。
- 前記関節トルク計算部は、第1〜第3の位置演算器、比例ゲイン制御器及び微分ゲイン制御器を含み、式(1)のように前記各関節の関節トルク命令(τd)を計算し、
前記比例ゲイン制御器は、前記減算値(θd−θ)と比例ゲイン(kp)との乗算値(kp(θd−θ))を前記第2の位置演算器に出力し、
前記第3の位置演算器は、微分された関節位置軌跡命令
前記微分ゲイン制御器は、前記減算値
前記第2の位置演算器は、二つの乗算値(kp(θd−θ))及び
- 前記センサ部は、前記モータに設置されたエンコーダをさらに含み、
前記エンコーダで前記現在の関節位置(θ)を測定する、請求項4に記載の人間型ロボット。 - 前記関節トルクサーボ制御部は、モータ制御器と、前記モータのトルクを測定するトルクセンサと、を含み、
前記モータ制御器は、前記トルクセンサによって測定された関節トルク値のフィードバックを受け、前記各関節の関節トルク命令に追従するように前記モータを駆動する、請求項1に記載の人間型ロボット。 - 前記モータ制御器は、第1〜第3のトルク演算器、比例ゲイン制御器、積分器、積分ゲイン制御器及び微分ゲイン制御器を含み、式(2)のようにモータ電流(i)を計算し、
前記比例ゲイン制御器は、前記減算値(τd−τ)と比例ゲイン(kp)との乗算値(kp(τd−τ))を前記第2のトルク演算器に出力し、
前記積分器は、前記減算値(τd−τ)を積分して前記積分ゲイン制御器に出力し、
前記積分ゲイン制御器は、積分した減算値
前記第3のトルク演算器は、微分された関節トルク命令
前記微分ゲイン制御器は、前記減算値
前記第2のトルク演算器は、前記乗算値(kp(τd−τ))、
- 前記センサ部は、当該ロボットの着地状態を測定するための多軸F/Tセンサと、当該ロボットの姿勢を測定するためのポーズセンサと、を含み、
前記関節位置軌跡補正値計算部は、当該ロボットの足が地面に接触するとき、前記多軸F/Tセンサから力とモーメントとの情報の入力を受け、前記ポーズセンサから当該ロボットの姿勢情報の入力を受けて関節位置軌跡補正値(h)を計算し、
前記関節トルク計算部は、前記関節位置軌跡補正値(h)を用いて式(3)のような補正された関節位置軌跡命令(θd)に従って関節トルクを計算する、請求項1に記載の人間型ロボット。
θd=θd0+h(x,f,m,ZMP,φ) (3)
(ここで、θd0は元の関節位置軌跡命令で、前記関節位置軌跡補正値(h)は、当該ロボットの重心(x)、地面との力(f)、地面とのモーメント(m)、当該ロボットのZMP、当該ロボットの傾斜角(φ)のうちいずれか一つのパラメータの関数で計算される。) - 前記センサ部は、当該ロボットの着地状態を測定するための多軸F/Tセンサと、当該ロボットの姿勢を測定するためのポーズセンサと、を含み、
前記関節トルク補正値計算部は、当該ロボットの足が地面に接触するとき、前記多軸F/Tセンサから力とモーメントとの情報の入力を受け、前記ポーズセンサから当該ロボットの姿勢情報の入力を受けて関節トルク補正値(g)を計算し、
前記関節トルクサーボ制御部は、式(5)のような補正された関節トルク命令(τd)に従って関節トルクを計算する、請求項1に記載の人間型ロボット。
τd=τd0+g(x,f,m,ZMP,φ) (5)
(ここで、τd0は元の関節トルク命令で、前記関節トルク補正値(g)は、当該ロボットの重心(x)、地面との力(f)、地面とのモーメント(m)、当該ロボットのZMP、当該ロボットの傾斜角(φ)のうちいずれか一つのパラメータの関数で計算される。) - ロボットの歩行のために各関節の関節位置軌跡を計算し、
前記ロボットに設置されたセンサで測定した前記ロボットの着地情報と姿勢情報とを用いて前記各関節の関節位置軌跡を補正するための関節位置軌跡補正値を計算し、
前記関節位置軌跡補正値を用いて補正した関節位置軌跡によって前記各関節の関節トルクを計算し、
前記ロボットに設置されたセンサで測定した前記ロボットの着地情報と姿勢情報とを用いて前記各関節の関節トルクを補正するための関節トルク補正値を計算し、
前記関節トルク補正値を用いて補正した関節トルク命令に追従するようにモータ電流を計算し、計算されたモータ電流によって各関節に設置されたモータのトルクのサーボ制御を行うことを含む人間型ロボットの歩行制御方法。 - 前記関節位置軌跡を計算するのは、左足又は右足が地面に着地した状態を判断し、前記各関節の関節位置軌跡命令を計算することを含む、請求項12に記載の人間型ロボットの歩行制御方法。
- 前記モータ電流を計算するのは、
関節トルク命令(τd)と現在のモータトルク(τ)との減算値(τd−τ)を出力し、前記減算値(τd−τ)と比例ゲイン(kp)との乗算値(kp(τd−τ))を出力し、前記減算値(τd−τ)を積分し、前記積分した減算値
- 前記ロボットの着地状態を測定するための多軸F/Tセンサから力とモーメントとの情報の入力を受け、前記ロボットの姿勢を測定するためのポーズセンサから前記ロボットの姿勢情報の入力を受けて前記関節位置軌跡補正値を計算し、
前記関節位置軌跡補正値(h)は、前記ロボットの重心(x)、地面との力(f)、地面とのモーメント(m)、前記ロボットのZMP、前記ロボットの傾斜角(φ)のうちいずれか一つのパラメータの関数で計算され、
前記補正された関節トルク命令(θd)は、元の関節位置軌跡命令(θd0)と計算された関節位置軌跡補正値(h)とを加算して求める、請求項12に記載の人間型ロボットの歩行制御方法。 - 前記ロボットの着地状態を測定するための多軸F/Tセンサから力とモーメントとの情報の入力を受け、前記ロボットの姿勢を測定するためのポーズセンサからロボットの姿勢情報の入力を受けて前記関節トルク補正値を計算し、
前記関節トルク補正値(g)は、前記ロボットの重心(x)、地面との力(f)、地面とのモーメント(m)、前記ロボットのZMP、前記ロボットの傾斜角(φ)のうちいずれか一つのパラメータの関数で計算され、
前記補正された関節トルク命令(τd)は、元の関節トルク命令(τd0)と計算されたトルク補正値(g)とを加算して求める、請求項12に記載の人間型ロボットの歩行制御方法。
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