JP3055737B2 - Walking control device for legged mobile robot - Google Patents
Walking control device for legged mobile robotInfo
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- JP3055737B2 JP3055737B2 JP4253878A JP25387892A JP3055737B2 JP 3055737 B2 JP3055737 B2 JP 3055737B2 JP 4253878 A JP4253878 A JP 4253878A JP 25387892 A JP25387892 A JP 25387892A JP 3055737 B2 JP3055737 B2 JP 3055737B2
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- reaction force
- force
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は脚式移動ロボットの歩
行制御装置に関し、より具体的には２足歩行の脚式移動
ロボットにおいて、目標とする床反力が両脚部全体につ
いてのみならず、各脚部のそれぞれについても連続する
様に歩行制御して高速に移動できる様にしたものに関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a walking control device for a legged mobile robot, and more specifically, in a bipedal legged mobile robot, the target floor reaction force is not limited to not only the entire legs, but also the legged mobile robot. The present invention also relates to a structure in which each of the legs is controlled so as to be able to move at a high speed by continuously walking.
【０００２】[0002]
【従来の技術】脚式移動ロボット、特に２足歩行の脚式
移動ロボットとしては、特開昭６２−９７００５号、特
開昭６３−１５０１７６号公報記載のものなどが知られ
ている。また脚式移動ロボットを含むロボットの制御に
ついては、「ロボット工学ハンドブック」、日本ロボッ
ト学会編、１９９０年１０月２０日）に詳しい。2. Description of the Related Art As legged mobile robots, in particular, bipedal legged mobile robots, those described in JP-A-62-97005 and JP-A-63-150176 are known. Further, the control of the robot including the legged mobile robot is described in detail in “Robot Engineering Handbook”, edited by The Robotics Society of Japan, October 20, 1990).
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】この脚式移動ロボッ
ト、例えば２足歩行の脚式移動ロボットにあっては、あ
る歩容、例えば脚軌道と腰軌道などで表現される歩容が
与えられた場合、その運動によって慣性力と慣性トルク
が発生し、それに重力を合わせた合力と合モーメントに
釣り合う様に、図１４に示される全床反力が発生しなけ
ればならない（ここで、「全床反力」はある作用点に働
く全ての力とモーメントの組み合わせの意味で使用す
る。また、この明細書では一般的な意味の力と、床反力
の様な一般的な意味の力の成分とモーメントの成分とを
合わせた力とを区別するために、床反力の力成分を「並
進力」を呼ぶ）。In this legged mobile robot, for example, a bipedal legged mobile robot, a certain gait, for example, a gait expressed by a leg trajectory and a waist trajectory is provided. In this case, an inertial force and an inertia torque are generated by the motion, and a total floor reaction force shown in FIG. 14 must be generated so as to balance the resultant force and the resultant moment with the gravitational force. The term "reaction force" is used to mean the combination of all forces and moments acting on a certain point of action.In this specification, a force having a general meaning and a component of a force having a general meaning such as a floor reaction force are used. The force component of the floor reaction force is referred to as "translational force" in order to distinguish between the combined force and the moment component.)
【０００４】ところで、片脚支持期の場合には支持脚に
働く床反力がそのまま全床反力になるが、両脚支持期の
場合には各脚部に働く床反力の合力と合モーメントが全
床反力となることから、両脚支持期では各脚部の床反力
の組み合わせは、一意には決まらない。通常この全床反
力の作用点はＺＭＰ（Zero Moment Point)と呼ばれ、荷
重の移動に合わせて床面上を移動する様にロボットの歩
容は設計されるが、ＺＭＰが連続に設計されていても、
各脚部の床反力の分配において配慮が足りないと、床反
力が不連続となる。特に、脚式移動ロボットの歩行速度
が上がるにつれ、ヨー方向（鉛直方向（ｚ方向））のス
ピンモーメントが大きくなり、その結果、両脚支持期か
ら片脚支持期に移行する際に、床反力の成分のうち、床
面法線方向のモーメントに大きな不連続が発生し、ロボ
ット足平の接地性が失われる。In the single leg support period, the floor reaction force acting on the support leg becomes the total floor reaction force as it is, but in the double leg support period, the resultant force and resultant moment of the floor reaction force acting on each leg. Is a total floor reaction force, so the combination of floor reaction forces of each leg is not uniquely determined during the two-leg support period. Normally, the point of application of the total floor reaction force is called ZMP (Zero Moment Point), and the gait of the robot is designed to move on the floor in accordance with the movement of the load, but the ZMP is designed continuously. Even if
If care is not taken in the distribution of the floor reaction force of each leg, the floor reaction force will be discontinuous. In particular, as the walking speed of the legged mobile robot increases, the spin moment in the yaw direction (vertical direction (z direction)) increases, and as a result, the floor reaction force shifts from the two-leg supporting period to the one-leg supporting period. Among the components, a large discontinuity occurs in the moment in the direction normal to the floor surface, and the ground contact of the robot foot is lost.
【０００５】姿勢の安定性を確保するために、従来、ロ
ボットにカウンタウェイトを取りつける試みも提案され
ている。この手法をスピンモーメントのキャンセルに応
用すれば、スピンモーメントが常に零になるので、上記
の不都合は発生しなくなるが、カウンタウェイトの分だ
けロボットの自重が増して歩行に必要とされる消費エネ
ルギが大きくなり、またカウンタウェイトが外界と干渉
する恐れもある。[0005] In order to ensure the stability of the posture, conventionally, an attempt to attach a counterweight to the robot has been proposed. If this method is applied to canceling the spin moment, the above-mentioned inconvenience will not occur because the spin moment will always be zero, but the self-weight of the robot will increase by the amount of the counterweight and the energy consumption required for walking will be reduced. It may increase, and the counter weight may interfere with the outside world.
【０００６】従って、この発明の目的は上記した不都合
を解消することにあり、ロボットが高速に歩行するとき
も足平の接地性を十分確保しつつ安定した姿勢で移動で
きる様にした脚式移動ロボットの歩行制御装置を提供す
ることにある。SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-mentioned disadvantages, and to provide a leg-type moving device capable of moving in a stable posture while sufficiently securing the foot contacting property even when the robot walks at high speed. An object of the present invention is to provide a walking control device for a robot.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】上記した課題を解決する
ためにこの発明は以下の如く構成した。後述する実施例
の表現を付記して説明すると、請求項１項にあっては、
基体２４と、それに連結された複数本の脚部（脚部リン
ク２）とを備えた脚式移動ロボット１の歩行制御装置に
おいて、目標とする全ての床反力の合力と合モーメント
とその作用点であるＺＭＰが連続するように、前記ロボ
ットの歩容を設定する歩容設定手段（制御ユニット２
６，Ｓ１からＳ６，Ｓ１２，Ｓ１４）、前記目標とする
全ての床反力の合力と合モーメントを各脚部に分配する
分配手段（制御ユニット２６，Ｓ６，Ｓ１６からＳ２
０）、および前記分配された床反力に応じて前記ロボッ
トの姿勢を修正して各脚部の床反力を制御する制御手段
（制御ユニット２６，Ｓ７からＳ９）を備えると共に、
前記分配手段は、次に離床する脚部に分配された床反力
とそのモーメントが離床するまでに零に向けて減少する
ように分配し、よって前記複数本の脚部の目標床反力が
支持脚期と遊脚期の境界点においてもそれぞれ連続する
ように構成した。請求項２項にあっては、基体２４と、
それに連結された２本の脚部（脚部リンク２）とを備え
た２足歩行の脚式移動ロボット１の歩行制御装置におい
て、目標とする全ての床反力の合力と合モーメントとそ
の作用点であるＺＭＰが連続するように、前記ロボット
の歩容を設定する歩容設定手段（制御ユニット２６，Ｓ
１からＳ６，Ｓ１２，Ｓ１４）、前記目標とする全ての
床反力の合力と合モーメントを、次の片脚支持期に支持
脚となる第１の脚部と次の片脚支持期に遊脚となる第２
の脚部に分配する分配手段（制御ユニット２６，Ｓ６，
Ｓ１６からＳ２０）、および前記分配された床反力に応
じて前記ロボットの姿勢を修正して各脚部の床反力を制
御する制御手段（制御ユニット２６，Ｓ７からＳ９）を
備えると共に、前記分配手段は、支持脚期と遊脚期の境
界点に向けて前記第２の脚部の目標床反力を経時的に零
に向けて小さくし、よって前記２本の脚部の目標床反力
が支持脚期と遊脚期の境界点においてもそれぞれ連続す
るように分配する如く構成した。 請求項３項にあって
は、前記分配手段は、前記ＺＭＰを、前記第１の脚部の
接 地圧重心点と前記第２の脚部の接地圧重心点を結ぶ線
分上に設定して前記目標とする全ての床反力の合力と合
モーメントを分配する如く構成した。 請求項４項にあっ
ては、前記分配手段は、前記線分を前記ＺＭＰで内分し
て得られる内分比に基づいて前記目標とする全ての床反
力の合力と合モーメントを分配する如く構成した。 Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, the present invention has the following constitution. Examples to be described later
If the expression is described with appended, with the one of claims,
The base body 24 and a plurality of legs connected thereto (leg portions
In the walking control apparatus for a legged mobile robot 1 and a click 2), so that all of the ZMP is a floor reaction force of the resultant force and resultant moment and its working point of the target is continuous, the gait of the robot Gait setting means to be set (control unit 2
6, S1 from S6, S12, S14), to distribute the force and resultant moment of all floor reaction force before and SL targeted to each leg
Distributing means (control unit 26, S6, S16 to S2
0), and the distributed floor reaction force control means for controlling the floor reaction force of each leg to correct the attitude of the robot in accordance with the
Comprising a (control unit 26, S7 from S9) Rutotomoni,
The distributing means is a floor reaction force distributed to the next leg that leaves the floor.
And its moment decreases toward zero before leaving bed
So that the desired floor reaction force of the plurality of legs is
It is also continuous at the boundary point between the support leg period and the swing leg period
It was configured as follows. According to claim 2, the base 24,
With two legs (leg link 2) connected to it
Walking control device of a biped legged mobile robot 1
Therefore, the total resultant force and resultant moment of all the target floor reaction forces
Robot so that ZMP, which is the action point of
Gait setting means (control unit 26, S
1 to S6, S12, S14), all the target
Supports the resultant force and moment of the floor reaction force in the next single leg support period
A first leg that becomes a leg and a second leg that becomes a free leg during the next one leg support period
Distribution means (control units 26, S6,
S16 to S20), and respond to the distributed floor reaction force.
The posture of the robot to control the floor reaction force of each leg.
Control means (control unit 26, S7 to S9)
And the distributing means includes a boundary between the support leg period and the swing leg period.
The desired floor reaction force of the second leg toward the boundary
And thus the desired floor reaction force of the two legs
Are continuous at the boundary point between the support leg period and the swing leg period, respectively.
It was constituted so that it might be distributed. In claim 3
Means that the distributing means transmits the ZMP to the first leg
A line connecting the ground圧重center point of the the grounding圧重center point second leg
Set the total force of the floor reaction
It was configured to distribute the moment. Claim 4
Preferably, the distribution means internally divides the line segment by the ZMP.
Based on the internal division ratio obtained by
It was configured to distribute the resultant force and the resultant moment.
【０００８】[0008]
【作用】ロボットの各脚部の目標床反力を、支持脚期と
遊脚期との境界点においても連続するように分配し、分
配された床反力に応じて各脚部に作用する実際の床反力
を制御することから、換言すれば、各脚部に作用する実
際の床反力が不連続的に急激な変化を起こさない様に制
御することから、実際の床反力が瞬間的にも摩擦限界を
超えることがなくて常にその限界内に止めることがで
き、高速歩行時にヨー方向のスピンモーメントが大きく
なっても接地性を失うことがなく、安定した姿勢で移動
することができる。The desired floor reaction force of each leg of the action robot, also distributed so as to be continuous at the boundary point between the supporting leg period and swing phase, minutes
Since the actual floor reaction force acting on each leg is controlled according to the floor reaction force arranged , in other words, the actual floor reaction force acting on each leg changes discontinuously and suddenly. Because it is controlled so that it does not occur, the actual floor reaction force does not exceed the friction limit even instantaneously and can always stay within that limit, even if the spin moment in the yaw direction becomes large during high speed walking It is possible to move in a stable posture without losing the grounding property.
【０００９】[0009]
【実施例】以下、脚式移動ロボットとして２足歩行の脚
式移動ロボットを例にとって、この発明の実施例を説明
する。図１はそのロボット１を全体的に示す説明スケル
トン図であり、左右それぞれの脚部リンク２に６個の関
節を備える（理解の便宜のために各関節をそれを駆動す
る電動モータで示す）。該６個の関節は上から順に、腰
の脚部回旋用（ｚ軸まわり）の関節１０Ｒ，１０Ｌ（右
側をＲ、左側をＬとする。以下同じ）、腰のロール方向
（ｘ軸まわり）の関節１２Ｒ，１２Ｌ、同ピッチ方向
（ｙ軸まわり）の関節１４Ｒ，１４Ｌ、膝部のピッチ方
向の関節１６Ｒ，１６Ｌ、足首部のピッチ方向の関節１
８Ｒ，１８Ｌ、同ロール方向の関節２０Ｒ，２０Ｌとな
っており、その下部には足平２２Ｒ，２２Ｌが取着され
ると共に、最上位には筐体（上体ないしは基体）２４が
設けられ、その内部には制御ユニット２６が格納され
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below, taking a bipedal legged mobile robot as an example of a legged mobile robot. FIG. 1 is an explanatory skeleton diagram showing the robot 1 as a whole. The left and right leg links 2 are provided with six joints (for convenience of understanding, each joint is shown by an electric motor that drives it). . The six joints are, in order from the top, joints 10R and 10L for rotation of the waist leg (around the z-axis) (R on the right and L on the left; the same applies hereinafter), and the roll direction of the waist (around the x-axis). Joints 12R and 12L, joints 14R and 14L in the same pitch direction (around the y-axis), joints 16R and 16L in the knee pitch direction, and joint 1 in the ankle pitch direction.
8R, 18L and joints 20R, 20L in the same roll direction, foot 22R, 22L is attached to the lower part thereof, and a casing (upper body or base) 24 is provided at the top. The control unit 26 is stored therein.
【００１０】上記において腰関節は関節１０Ｒ（Ｌ），
１２Ｒ（Ｌ），１４Ｒ（Ｌ）から構成され、また足関節
は、関節１８Ｒ（Ｌ），２０Ｒ（Ｌ）から構成される。
また、腰関節と膝関節との間は大腿リンク３２Ｒ，３２
Ｌで、膝関節と足関節との間は下腿リンク３４Ｒ，３４
Ｌで連結される。ここで、脚部リンク２は左右の足につ
いてそれぞれ６つの自由度を与えられ、歩行中にこれら
の６×２＝１２個の関節（軸）をそれぞれ適宜な角度に
駆動することで、足全体に所望の動きを与えることがで
き、任意に３次元空間を歩行することができる様に構成
される。先に述べた様に、上記した関節は電動モータか
らなり、更にはその出力を倍力する減速機などを備える
が、その詳細は先に本出願人が提案した出願（特願平１
−３２４２１８号、特開平３−１８４７８２号）などに
述べられており、それ自体はこの発明の要旨とするとこ
ろではないので、これ以上の説明は省略する。In the above, the hip joint is joint 10R (L),
12R (L) and 14R (L), and the ankle joint is composed of joints 18R (L) and 20R (L).
In addition, the thigh links 32R, 32 between the waist joint and the knee joint.
L, the lower leg links 34R, 34 between the knee joint and the ankle joint.
L connected. Here, the leg link 2 is given six degrees of freedom for each of the left and right feet, and by driving these 6 × 2 = 12 joints (axes) to appropriate angles during walking, the entire foot To a desired motion, and can be arbitrarily walked in a three-dimensional space. As described above, the above-mentioned joint is formed of an electric motor, and further includes a speed reducer for boosting the output thereof. Details of the joint are described in the application proposed by the present applicant (Japanese Patent Application No.
No. 324218, Japanese Patent Laid-Open No. 3-184787), and the like, which is not the subject of the present invention, and therefore, further description is omitted.
【００１１】図１に示すロボット１において、足首部に
は公知の６軸力センサ３６が設けられ、足平を介してロ
ボットに伝達されるｘ，ｙ，ｚ方向の力成分Ｆｘ，Ｆ
ｙ，Ｆｚとその方向まわりのモーメント成分Ｍｘ，Ｍ
ｙ，Ｍｚとを測定し、足部の着地の有無と支持脚に加わ
る力の大きさと方向とを検出する。また足平２２Ｒ
（Ｌ）には静電容量型の接地スイッチ３８（図１で図示
省略）が設けられて、足平の接地の有無を検出する。更
に、筐体２４には傾斜センサ４０が設置され、ｘ−ｚ平
面内とｙ−ｚ平面内のｚ軸に対する、即ち、重力方向に
対する傾斜角度と傾斜角速度を検出する。また各関節の
電動モータには、その回転量を検出するロータリエンコ
ーダが設けられる。更に、図１では省略するが、ロボッ
ト１の適宜な位置には傾斜センサ４０の出力を補正する
ための原点スイッチ４２と、フェール対策用のリミット
スイッチ４４が設けられる。これらの出力は前記した筐
体２４内の制御ユニット２６に送られる。In the robot 1 shown in FIG. 1, a known six-axis force sensor 36 is provided at the ankle, and force components Fx, F in the x, y, and z directions transmitted to the robot through the foot.
y, Fz and moment components Mx, M around the direction
By measuring y and Mz, the presence or absence of landing on the foot and the magnitude and direction of the force applied to the supporting leg are detected. In addition, foot 22R
(L) is provided with a capacitance-type ground switch 38 (not shown in FIG. 1) to detect whether the foot is grounded. Further, an inclination sensor 40 is provided in the housing 24, and detects an inclination angle and an inclination angular velocity with respect to the z-axis in the xz plane and the yz plane, that is, with respect to the direction of gravity. The electric motor of each joint is provided with a rotary encoder for detecting the amount of rotation. 1, an origin switch 42 for correcting the output of the tilt sensor 40 and a limit switch 44 for fail countermeasures are provided at appropriate positions of the robot 1. These outputs are sent to the control unit 26 in the housing 24 described above.
【００１２】尚、足平２２Ｒ（Ｌ）の底面には図２に良
く示す如く、適宜な摩擦力と弾性変形特性を備えたゴム
材などからなる弾性体２２０が貼りつけられる。As shown in FIG. 2, an elastic body 220 made of rubber or the like having an appropriate frictional force and elastic deformation characteristics is attached to the bottom surface of the foot 22R (L).
【００１３】図３は制御ユニット２６の詳細を示すブロ
ック図であり、マイクロ・コンピュータから構成され
る。そこにおいて傾斜センサ４０などの出力はＡ／Ｄ変
換器５０でデジタル値に変換され、その出力はバス５２
を介してＲＡＭ５４に送られる。また各電動モータに隣
接して配置されるエンコーダの出力はカウンタ５６を介
してＲＡＭ５４内に入力されると共に、接地スイッチ３
８などの出力は波形整形回路５８を経て同様にＲＡＭ５
４内に格納される。制御ユニット内にはＣＰＵからなる
第１、第２の演算装置６０，６２が設けられており、第
１の演算装置６０は後で述べる様に生成されてＲＯＭ６
４に格納されている歩容（腰軌道、足平軌道）を読み出
して目標関節角度を算出してＲＡＭ５４に送出する。ま
た第２の演算装置６２はＲＡＭ５４からその目標値と検
出された実測値とを読み出し、各関節の駆動に必要な制
御値を算出し、Ｄ／Ａ変換器６６とサーボアンプを介し
て各関節を駆動する電動モータに出力する。FIG. 3 is a block diagram showing the details of the control unit 26, which comprises a microcomputer. The output of the tilt sensor 40 and the like is converted into a digital value by the A / D converter 50, and the output is
Via the RAM 54. The output of an encoder disposed adjacent to each electric motor is input to the RAM 54 via a counter 56, and the ground switch 3
Outputs of the RAM 8 and the like are similarly sent to the RAM 5 through a waveform shaping circuit 58.
4 is stored. In the control unit, there are provided first and second arithmetic units 60 and 62 each composed of a CPU. The first arithmetic unit 60 is generated and stored in the ROM 6 as described later.
The gait (lumbar trajectory, foot trajectory) stored in No. 4 is read out, a target joint angle is calculated and sent to the RAM 54. Further, the second arithmetic unit 62 reads out the target value and the detected actual value from the RAM 54, calculates a control value required for driving each joint, and outputs the control value to each joint via a D / A converter 66 and a servo amplifier. To the electric motor that drives the motor.
【００１４】続いて、この制御装置の動作を説明する。Next, the operation of the control device will be described.
【００１５】図４と図５はその動作を示すフロー・チャ
ートであるが、同図を参照して説明する前に、図６以降
を参照してこの発明の特徴を説明する。FIGS. 4 and 5 are flow charts showing the operation. Before describing with reference to FIG. 4, the features of the present invention will be described with reference to FIGS.
【００１６】脚式移動ロボットが歩行するとき、遊脚を
前後に振ることによって、ロボットをヨー軸（鉛直軸あ
るいはｚ軸）まわりに回転させようとするスピンモーメ
ントが生じる。一方、各脚部には床から床反力が作用す
る。この床反力を全て合成することによって、全床反力
（すべての床反力の合力と合モーメント）が得られる。
ロボットがスピンせずに所定の進行方向を維持して歩行
し続けるためには、全床反力のヨー軸モーメント成分が
前記スピンモーメントに釣り合っていなければならな
い。即ち、次式が成立しなければならない。 全床反力のヨー軸モーメント成分＋スピンモーメント＝
０ 尚、この式は、オイラ・ニュートン方程式のｚ軸モーメ
ント成分に関するつり合いの式であり、安定に設計通り
の歩行を行わせるためには、オイラ・ニュートン方程式
の他の成分に関するつり合いの式も満足しなければなら
ないが、以下ではそれに関する説明を省略する。When the legged mobile robot walks, by swinging the free leg back and forth, a spin moment is generated to rotate the robot around the yaw axis (vertical axis or z axis). On the other hand, a floor reaction force acts on each leg from the floor. By combining all of the floor reaction forces, a total floor reaction force (a resultant force and a resultant moment of all the floor reaction forces) is obtained.
In order for the robot to keep walking in a predetermined traveling direction without spinning, the yaw axis moment component of the total floor reaction force must be balanced with the spin moment. That is, the following equation must be satisfied. Total floor reaction force yaw axis moment component + spin moment =
0 This equation is a balancing equation relating to the z-axis moment component of the Eulerian-Newton equation. In order to stably perform walking as designed, the equilibrium equation relating to other components of the Eulerian-Newton equation is also satisfied. However, a description thereof will be omitted below.
【００１７】そして、先に述べた様に、脚式移動ロボッ
トが歩行すると、スピンモーメントによってロボットの
上体がスピンモーメントと同じ方向に回転しようとす
る。この結果、従来の一般的な位置制御によって関節を
駆動する場合、両脚支持期には前脚と後脚が床に対して
互いに逆の横方向（ｙ方向）に滑ろうとし、それを抑え
る方向に摩擦力が例えば図６の（ａ）に示す如く発生す
る。即ち、両足支持期にはスピンモーメントにつり合う
床反力モーメントは、主にｙ方向の剪断力によって発生
する。しかし、続いて片脚支持期に移行した瞬間、遊脚
（後脚）には床反力が作用しなくなるため、モーメント
のつり合いがとれなくなってロボットの上体がスピンモ
ーメントの方向に回転し始める。この結果、足平２２Ｒ
の底面の弾性体２２０が捩れ、図６の（ｂ）に示す様に
支持脚にスピンモーメントにつり合う実床反力モーメン
トが発生する。即ち、各脚に作用すべき床反力モーメン
トに不連続が生じ、それに対して各脚の実際の床反力モ
ーメントは時間遅れをともなって発生し、しばらくする
と、実際の床反力モーメントがスピンモーメントにつり
合うまでに増加する。しかし、多くの場合、上体２４の
回転の勢いによって、弾性体２２０がさらに捩れ、実際
の床反力モーメントがオーバーシュートし、最悪の場
合、摩擦限界を超えてスピンして姿勢を崩す。Then, as described above, when the legged mobile robot walks, the upper body of the robot tries to rotate in the same direction as the spin moment due to the spin moment. As a result, when the joint is driven by the conventional general position control, the front leg and the rear leg try to slide in opposite lateral directions (y direction) with respect to the floor during the two-leg supporting period, and the direction is suppressed. A frictional force is generated, for example, as shown in FIG. In other words, the floor reaction force moment that balances the spin moment during the support period of both feet is mainly generated by the shearing force in the y direction. However, at the moment when the stage shifts to the one leg support period, the floor reaction force does not act on the swing leg (rear leg), the moment cannot be balanced, and the upper body of the robot starts to rotate in the direction of the spin moment. . As a result, foot 22R
6B, the elastic body 220 on the bottom surface is twisted to generate an actual floor reaction force moment that balances the spin moment on the support leg as shown in FIG. 6B. That is, the floor reaction force moment to be applied to each leg is discontinuous, whereas the actual floor reaction force moment of each leg is generated with a time delay, and after a while, the actual floor reaction force moment is spun. Increases to balance the moment. However, in many cases, the momentum of the rotation of the upper body 24 further twists the elastic body 220, overshoots the actual floor reaction force moment, and in the worst case, spins beyond the friction limit and disturbs the posture.
【００１８】この発明は上記の問題を解決するものであ
り、全体としてロボットに作用する全床反力は予め歩容
で設計していることから、その全床反力を両脚支持期の
ときから各脚部に分配して床反力を連続させる様にし
た。即ち、離床のときに支持脚に大きなスピンモーメン
トが生じることは否定し難いので、図７の（ａ）（ｂ）
に示す様に、予め両脚支持期のときから次の片脚支持期
に支持脚となる脚部にスピンモーメントにつり合う床反
力モーメントを積極的に与えておき、それによって境界
点（離床時点）においても各脚の床反力モーメントが連
続する様にした。別言すれば、各脚の床反力モーメント
を連続的に変化する様に制御するので、離床の後も各脚
の床反力モーメントが摩擦限界を超えることがなく、よ
って姿勢の安定性を確実に確保することができる。The present invention solves the above-mentioned problem. Since the total floor reaction force acting on the robot as a whole is preliminarily designed with a gait, the total floor reaction force is reduced from the time of the two-leg supporting period. It was distributed to each leg so that the floor reaction force was continuous. That is, it is difficult to deny that a large spin moment is generated in the support leg when the user leaves the floor, and therefore, FIGS.
As shown in (1), a floor reaction force moment that balances the spin moment is positively given to the leg serving as a supporting leg from the time of the two-leg supporting period to the time of the next one-leg supporting period in advance. In this case, the floor reaction force moment of each leg was made continuous. In other words, since the floor reaction force moment of each leg is controlled to change continuously, the floor reaction force moment of each leg does not exceed the friction limit even after leaving the floor, and therefore the stability of the posture is improved. It can be ensured reliably.
【００１９】図８ないし図１０を参照して更に敷衍する
と、目標全床反力（スピンモーメントを中心に述べてい
るため、並進力ＦｙとモーメントＭｚのみ図示する）は
各脚部に、作為的にせよ不作為的にせよ、分配されるこ
とになるが、図８に示す様に不連続に分配されると、図
１０の（ａ）に示す様に、発生する実際の床反力モーメ
ントＭｚが不連続点の直後にオーバーシュートして目標
値（予め設計した歩容で予定する）を超え、限界モーメ
ント（摩擦限界）を超えたところでスピンして接地性を
失う。それに対し、図９に示す様に、各脚の目標床反力
モーメントが連続する様に作為的に目標床反力を分配す
ると、図１０の（ｂ）に見られる如く、実際の各脚の床
反力モーメントＭｚはほぼ目標値に追従して安定した姿
勢を保持する。8 to 10, the desired total floor reaction force (only the translational force Fy and the moment Mz are shown because the spin moment is described as a center) is artificially applied to each leg. However, if the distribution is discontinuous as shown in FIG. 8, the actual floor reaction force moment Mz generated as shown in FIG. Immediately after the discontinuity point, the vehicle overshoots and exceeds a target value (scheduled in a pre-designed gait), and when it exceeds a limit moment (friction limit), it spins and loses contact property. On the other hand, as shown in FIG. 9, when the desired floor reaction force is distributed intentionally so that the desired floor reaction force moment of each leg is continuous, as shown in FIG. The floor reaction force moment Mz substantially follows the target value and maintains a stable posture.
【００２０】以上を前提として図４フロー・チャート
（ＰＡＤ図、構造化フロー・チャート）を参照してこの
制御装置の動作を説明する。The operation of this control device will be described with reference to the flow chart of FIG. 4 (PAD diagram, structured flow chart) on the premise of the above.
【００２１】図４はロボットの歩行制御ルーチンで、例
えば１０歩の歩行でゴールに到達する様に歩容が予め設
計されており、またその歩容では目標とする全床反力と
その作用点であるＺＭＰが任意の時刻で連続する様に設
計されているものとする。従って、ゴールに到達するま
で、１歩ごとにＳ１からＳ３までの作業が行われる。具
体的には１歩ごとにＳ３からＳ４以降に進み、先ずＳ４
において歩容の特徴を表す各種のパラメータに基づいて
脚軌道と目標ＺＭＰ軌道の瞬間値を求める。続いてＳ５
に進んで動力学的に目標ＺＭＰを満足する様に腰（上
体）位置を求める。これらＳ４，Ｓ５のステップを経て
目標姿勢を確定する。次にＳ６に進み、そこで目標床反
力分配作業を行う。FIG. 4 shows a walking control routine of the robot, in which the gait is designed in advance so as to reach the goal in, for example, 10 walking steps. In the gait, the desired total floor reaction force and its action point are set. Is designed to be continuous at an arbitrary time. Therefore, the operations from S1 to S3 are performed for each step until the goal is reached. More specifically, the process advances from S3 to S4 after every step.
In, the instantaneous values of the leg trajectory and the desired ZMP trajectory are obtained based on various parameters representing the characteristics of the gait. Then S5
To obtain the waist (upper body) position so as to dynamically satisfy the target ZMP. Through these steps S4 and S5, the target posture is determined. Next, the process proceeds to S6, where a target floor reaction force distribution work is performed.
【００２２】図５はその作業を示すサブルーチン・フロ
ー・チャートであり、先ずＳ１０で片脚支持期か両脚支
持期か判断し、片脚支持期と判断されるときは図１１に
示す様に支持脚の目標接地圧重心点をＺＭＰに設定する
と共に、Ｓ１４に進んで支持脚の目標床反力を目標全床
反力に設定する。ここで接地圧重心点は図１２に示す如
く、ｚ方向のモーメントＭｚを除き、ｘ，ｙ方向のモー
メントＭｘ，Ｍｙが生じない様な床反力の作用点を意味
し、片脚支持期のときはＺＭＰに一致する。これについ
ては本出願人が先に出願した特願平４−１５５９１６号
（平成４年５月２２日出願）に述べられているので、詳
細な説明は省略する。いずれにしても、片脚支持期のと
きは一方の脚部のみで支持することから、床反力を分配
する必要はない。FIG. 5 is a subroutine flow chart showing the operation. First, in step S10, it is determined whether one leg is supported or both legs are supported. If it is determined that one leg is supported, the support is performed as shown in FIG. The target contact pressure center of gravity of the leg is set to ZMP, and the process proceeds to S14 to set the target floor reaction force of the support leg to the target total floor reaction force. Here, as shown in FIG. 12, the ground contact center of gravity means a point of action of a floor reaction force such that moments Mx and My in the x and y directions are not generated except for a moment Mz in the z direction. Time coincides with ZMP. This is described in Japanese Patent Application No. 4-155916 (filed on May 22, 1992) previously filed by the present applicant, and a detailed description thereof will be omitted. In any case, it is not necessary to distribute the floor reaction force because the leg is supported by only one leg during the one-leg supporting period.
【００２３】他方、Ｓ１０で両脚支持期と判断されると
きはＳ１６に進み、各脚の目標接地圧重心点を図１３に
示す如く、片脚支持期との境界においても連続になり、
ＺＭＰがそれらの内分点になる様に設定し、続いてＳ１
８に進んで先ず並進力成分（床反力の力成分）を内分比
の逆比で分配し、各脚の目標床反力の並進力成分に設定
し、続いてＳ２０に進んでモーメント成分についても同
様の手法で分配する。これにより、次の片脚支持期に支
持脚となる脚部に分配される床反力は図９に示す如く、
境界点（離床時点）に向けて経時的に大きくなりつつ連
続すると共に、遊脚となる脚部に分配される床反力は境
界点付近で実質的に零となる。On the other hand, if it is determined in S10 that the two-leg support period is determined, the process proceeds to S16, and the target contact pressure center of gravity of each leg becomes continuous at the boundary with the one-leg support period as shown in FIG.
ZMP is set to be their subdivision, and then S1
8, the translational force component (the force component of the floor reaction force) is firstly distributed at the inverse ratio of the internal division ratio, and the translational force component of the desired floor reaction force of each leg is set. Are also distributed in the same manner. As a result, the floor reaction force distributed to the leg serving as the supporting leg during the next one-leg supporting period is as shown in FIG.
While continuing to increase with time toward the boundary point (at the time of leaving the bed), the floor reaction force distributed to the legs serving as the free legs becomes substantially zero near the boundary point.
【００２４】再び図４フロー・チャートに戻ると、次い
でＳ７に進んで前記した６軸力センサ３６を通じて各脚
の実床反力を計測し、Ｓ８に進んで各脚の実床反力がＳ
６で分配された各脚の目標床反力に追従する様に目標脚
姿勢を変更し、Ｓ９に進んでロボットの関節を変位制御
してロボットの目標姿勢を追従させる。具体的には、床
に対する足平の相対的な位置・姿勢を変えて（例えばひ
ねって）足平２２Ｒ（Ｌ）の弾性体２２０を変形させる
ことによって各脚の実床反力を操作することになる。Returning to the flow chart of FIG. 4 again, the program proceeds to S7, where the actual floor reaction force of each leg is measured through the aforementioned six-axis force sensor 36, and the program proceeds to S8, where the actual floor reaction force of each leg is S.
The target leg posture is changed so as to follow the target floor reaction force of each leg distributed in step 6, and the process proceeds to S9 to control the displacement of the joint of the robot to follow the target posture of the robot. Specifically, by changing (for example, twisting) the relative position and posture of the foot relative to the floor and deforming the elastic body 220 of the foot 22R (L), the actual floor reaction force of each leg is operated. become.
【００２５】以上述べた作業を行うことにより、図７あ
るいは図９に示す様に、両脚支持期のときから離床時点
に向けて、次に支持脚となる脚部に連続したモーメント
目標値を与えることができ、実際のモーメントも目標付
近に追従することとなって限界を超えることがない。従
って、ロボットは高速に歩行するときも接地性を失うこ
となく、安定した姿勢で移動することができる。By performing the above-described operation, as shown in FIG. 7 or FIG. 9, a continuous moment target value is given to the next leg to be the supporting leg from the stage of supporting both legs to the point of leaving the bed. The actual moment follows the target and does not exceed the limit. Therefore, the robot can move in a stable posture without losing the ground even when walking at high speed.
【００２６】また、先に述べた本出願人が先に提案した
技術と併せて用いるとき、不整地であると否とを問わ
ず、各脚についても目標床反力を連続する様に制御する
ことができ、一層効果を挙げることができる。When used in conjunction with the above-mentioned technique proposed by the present applicant, the control is performed such that the desired floor reaction force is continued for each leg regardless of whether the ground is uneven or not. The effect can be further improved.
【００２７】尚、上記において、床反力のうちモーメン
トＭｚを中心に説明したが、分配する床反力成分はそれ
に限られるものではないことは言うまでもない。In the above description, the moment Mz of the floor reaction force has been mainly described, but it goes without saying that the floor reaction force component to be distributed is not limited to this.
【００２８】また、床反力の分配の手法として接地圧重
心点を結ぶ線分の内分比の逆比で求める例を示したが、
これは最も簡易な手法であり、これに限られるものでは
なく、その他、床反力が境界点において連続する限り、
どの様に分配しても良い。Further, as an example of the method of distributing the floor reaction force, an example has been shown in which the floor reaction force is obtained by the inverse ratio of the internal division ratio of the line connecting the contact points.
This is the simplest method, and is not limited to this, as long as the floor reaction force is continuous at the boundary point,
Any distribution may be used.
【００２９】また、ＺＭＰが目標接地圧重心点の内分点
になっていない場合には、この様な分配はできないの
で、別の手法で分配する必要がある。ただし、歩容を設
計するときに、予めＺＭＰが内分点になる様にしておけ
ば、そのときの各脚の目標接地圧重心点をそのまま用い
れば良い。また、平地や階段の場合には接地床面法線方
向が各脚部とも全て同じになるので、上記した手法で分
配することができるが、これらが同一平面上にないとき
も、この様な分配はできないので、別の手法を用いるこ
とになる。If the ZMP is not at the inner dividing point of the target contact pressure center of gravity, such a distribution cannot be made, so that it is necessary to distribute the ZMP by another method. However, when designing the gait, if the ZMP is set to be an internally dividing point in advance, the target contact pressure gravity center point of each leg at that time may be used as it is. In the case of flat terrain and stairs, the direction of the normal to the ground floor is the same for each leg, so distribution can be performed using the above-mentioned method. Since distribution is not possible, another approach will be used.
【００３０】また、実施例では、足平に弾性体を備える
変位制御型のロボットにおいて目標姿勢を修正すること
によって各脚の実床反力を制御する例を示したが、それ
に限られるものではなく、足平に弾性体を備えなくと
も、足首部などにトルク制御型の関節を備えるロボット
であれば、トルク制御によって直接的に各脚の実床反力
を制御することも可能である。Further, in the embodiment, an example is shown in which the actual floor reaction force of each leg is controlled by correcting the target posture in a displacement control type robot having an elastic body on the foot, but is not limited to this. In addition, a robot having a torque control type joint at an ankle or the like can directly control the actual floor reaction force of each leg by torque control without having an elastic body on the foot.
【００３１】更に、上記においてＺＭＰ軌道が連続であ
る例を示したが、それに限られるものではなく、不連続
であってもある程度の効果を挙げることができる。Furthermore, although the example in which the ZMP trajectory is continuous has been described above, the present invention is not limited to this example, and some effects can be obtained even if the ZMP trajectory is discontinuous.
【００３２】更に、上記において腰軌道などの歩行パタ
ーンを予め設定しておく場合に適用する例を示したが、
それに限られるものではなく、歩行のときリアルタイム
に求める様にした技術にも応用可能である。Further, in the above description, an example is shown in which the present invention is applied to a case where a walking pattern such as a waist trajectory is set in advance.
However, the present invention is not limited to this, and can be applied to a technology that seeks in real time during walking.
【００３３】更に、上記において２足歩行の脚式移動ロ
ボットを例にとって説明してきたが、それに限られるも
のではなく、３足以上の脚式移動ロボットにも妥当する
ものである。In the above description, a bipedal legged mobile robot has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and is applicable to a legged mobile robot having three or more legs.
【００３４】[0034]
【発明の効果】請求項１項にあっては、基体と、それに
連結された複数本の脚部とを備えた脚式移動ロボットの
歩行制御装置において、目標とする全ての床反力の合力
と合モーメントとその作用点であるＺＭＰが連続するよ
うに、前記ロボットの歩容を設定する歩容設定手段、前
記目標とする全ての床反力の合力と合モーメントを各脚
部に分配する分配手段、および前記分配された床反力に
応じて前記ロボットの姿勢を修正して各脚部の床反力を
制御する制御手段、を備えると共に、前記分配手段は、
次に離床する脚部に分配された床反力とそのモーメント
が離床するまでに零に向けて減少するように分配し、よ
って前記複数本の脚部の目標床反力が支持脚期と遊脚期
の境界点においてもそれぞれ連続するように構成したの
で、目標とする床反力が脚部全体についてのみならず、
各脚部のそれぞれについても連続するように制御するこ
ととなり、摩擦限界内に抑制することができて高速歩行
時にも安定した姿勢で移動させることができる。According to the first aspect of the present invention, in the walking control device for a legged mobile robot having a base and a plurality of legs connected thereto, the resultant force of all target floor reaction forces is obtained. ZMP resultant moment and its point of action is continuous with the
In earthenware pots, gait setting means for setting a gait of the robot, distribution means for distributing the force and resultant moment of all floor reaction force before and <br/> Symbol goals each leg, and is the distribution Rutotomoni comprising control means to correct the posture of the robot in accordance with the floor reaction force to control the floor reaction force of each leg portion, said distribution means,
The floor reaction force and its moment distributed to the next leg that leaves the floor
Is distributed toward zero before leaving the bed,
Therefore, the desired floor reaction force of the plurality of legs is changed between the supporting leg period and the swing leg period.
At each boundary point, so that the target floor reaction force is not only for the entire leg,
Each leg is controlled so as to be continuous, so that it can be controlled within the friction limit, and can be moved in a stable posture even during high-speed walking.
【００３５】請求項２項にあっては、基体と、それに連
結された２本の脚部とを備えた２足歩行の脚式移動ロボ
ットの歩行制御装置において、目標とする全ての床反力
の合力と合モーメントとその作用点であるＺＭＰが連続
するように、前記ロボットの歩容を設定する歩容設定手
段、前記目標とする全ての床反力の合力と合モーメント
を、次の片脚支持期に支持脚となる第１の脚部と次の片
脚支持期に遊脚となる第２の脚部に分配する分配手段、
および前記分配された床反力に応じて前記ロボットの姿
勢を修正して各脚部の床反力を制御する制御手段、を備
えると共に、前記分配手段は、支持脚期と遊脚期の境界
点に向けて前記第２の脚部の目標床反力を経時的に零に
向けて小さくし、よって前記２本の脚部の目標床反力が
支持脚期と遊脚期の境界点においてもそれぞれ連続する
ように分配するように構成したので、目標とする床反力
が両脚部全体についてのみならず、各脚部のそれぞれに
ついても連続することとなって、限界内に抑制すること
ができて高速に歩行するときも安定した姿勢で移動する
ことができる。According to a second aspect of the present invention, there is provided a walking control device for a bipedal legged mobile robot having a base and two legs connected to the base. Gait setting means for setting the gait of the robot such that the resultant force and resultant moment of the robot and the ZMP as the point of action thereof are continuous, and the resultant force and resultant moment of all the desired floor reaction forces
And distribution means for distributing the second leg comprising a free leg to the first leg and the next one-leg supporting period as the supporting leg to the next leg supporting period,
And said control means to correct the posture of the robot in accordance with the distributed floor reaction force to control the floor reaction force of each leg, the Bei <br/> example Rutotomoni, said dispensing means, the supporting leg period And the boundary of the swing phase
The target floor reaction force of the second leg toward time
And the desired floor reaction force of the two legs is
It is also continuous at the boundary point between the support leg period and the swing leg period
And then, it is distributed such, not the floor reaction force having a target for the entire legs only, becomes possible to continuously for each leg portion, at high speed can be suppressed within the limits When walking, it can move in a stable posture.
【００３６】請求項３項にあっては、前記分配手段は、
前記ＺＭＰを、前記第１の脚部の接地圧重心点と前記第
２の脚部の接地圧重心点を結ぶ線分上に設定して前記目
標とする全ての床反力の合力と合モーメントを分配する
如く構成したので、簡易な構成でありながら、適切に目
標床反力を分配することができる。[0036] In claim 3, the distribution means includes:
The ZMP, and set on a line segment connecting the ground圧重center point of the second leg and the ground圧重center point of the first leg portion and the second
Distribute the resultant force and moment of all floor reaction forces to be targets
With such a configuration, it is possible to appropriately distribute the desired floor reaction force while having a simple configuration.
【００３７】請求項４項にあっては、前記分配手段は、
前記線分を前記ＺＭＰで内分して得られる内分比に基づ
いて前記目標とする全ての床反力の合力と合モーメント
を分配する如く構成したので、より一層適切に目標床反
力を分配することができる。 According to a fourth aspect of the present invention, the distribution means includes:
Based on the internal division ratio obtained by internally dividing the line segment by the ZMP,
And the resultant force and resultant moment of all the desired floor reaction forces
Owing to this arrangement distributes the, more appropriately a desired floor reaction
Power can be distributed.
【図１】この発明に係る脚式移動ロボットの歩行制御装
置を全体的に示す概略図である。FIG. 1 is a schematic view showing the entire walking control device of a legged mobile robot according to the present invention.
【図２】図１に示すロボットの足平の説明断面図であ
る。FIG. 2 is an explanatory sectional view of a foot of the robot shown in FIG. 1;
【図３】図１に示す制御ユニットの説明ブロック図であ
る。FIG. 3 is an explanatory block diagram of a control unit shown in FIG. 1;
【図４】この発明に係る脚式移動ロボットの歩行制御装
置の動作を示すフロー・チャートである。FIG. 4 is a flowchart showing the operation of the walking control device of the legged mobile robot according to the present invention.
【図５】図４フロー・チャートの中の目標床反力分配ル
ーチンを示すサブルーチン・フロー・チャートである。FIG. 5 is a subroutine flowchart showing a target floor reaction force distribution routine in the flowchart of FIG. 4;
【図６】図１に示すロボットに作用する離床の前後の床
反力を示す説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram showing floor reaction forces acting on the robot shown in FIG. 1 before and after leaving the floor.
【図７】図６と同様の説明図で、この発明により床反力
が連続する様に分配される状態を示す説明図である。FIG. 7 is an explanatory view similar to FIG. 6, showing a state in which the floor reaction force is distributed so as to be continuous according to the present invention.
【図８】図６において各脚部に分配された床反力が不連
続となる状態を示す説明グラフ図である。FIG. 8 is an explanatory graph showing a state in which the floor reaction force distributed to each leg in FIG. 6 is discontinuous.
【図９】図７において各脚部に分配された床反力が連続
となる状態を示す説明グラフ図である。FIG. 9 is an explanatory graph showing a state in which the floor reaction force distributed to each leg in FIG. 7 is continuous.
【図１０】図６（図８）と図７（図９）でそれぞれ分配
される床反力とそれにつり合う様に要求されるモーメン
トとを対比的に示す説明グラフ図である。FIG. 10 is an explanatory graph showing the floor reaction force distributed in FIGS. 6 (FIG. 8) and FIG. 7 (FIG. 9) and the moment required to balance the floor reaction force.
【図１１】図５フロー・チャートの片脚支持期における
床反力の分配を説明する説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram illustrating distribution of a floor reaction force during the one-leg support period in the flow chart of FIG. 5;
【図１２】図５フロー・チャートに示す接地圧重心点を
説明する説明説明図である。FIG. 12 is an explanatory diagram illustrating the center of gravity of the contact pressure shown in the flowchart of FIG. 5;
【図１３】図５フロー・チャートの両脚支持期における
床反力の分配を説明する説明図である。FIG. 13 is an explanatory diagram illustrating distribution of a floor reaction force during a two-leg supporting period in the flow chart of FIG. 5;
【図１４】２足歩行の脚式移動ロボットに発生する慣性
力と慣性トルクを説明する説明図である。FIG. 14 is an explanatory diagram illustrating inertia force and inertia torque generated in a bipedal legged mobile robot.
１ 脚式移動ロボット（２足歩行ロボ
ット） ２ 脚部リンク １０Ｒ，１０Ｌ 脚部回旋用の関節 １２Ｒ，１２Ｌ 腰部のロール方向の関節 １４Ｒ，１４Ｌ 腰部のピッチ方向の関節 １６Ｒ，１６Ｌ 膝部のピッチ方向の関節 １８Ｒ，１８Ｌ 足首部のピッチ方向の関節 ２０Ｒ，２０Ｌ 足首部のロール方向の関節 ２２Ｒ，２２Ｌ 足平 ２４ 筐体（上体あるいは基体） ２６ 制御ユニット ３６ ６軸力センサ ２２０ 弾性体DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Legged mobile robot (bipedal walking robot) 2 Leg link 10R, 10L Leg rotation joint 12R, 12L Waist roll direction joint 14R, 14L Waist pitch direction joint 16R, 16L Knee pitch direction Joints 18R, 18L Joints in ankle pitch direction 20R, 20L Joints in ankle roll direction 22R, 22L Foot 24 Housing (upper body or base) 26 Control unit 36 6-axis force sensor 220 Elastic body
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B25J 5/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) B25J 5/00
Claims (4)
とを備えた脚式移動ロボットの歩行制御装置において、 ａ．目標とする全ての床反力の合力と合モーメントとそ
の作用点であるＺＭＰが連続するように、前記ロボット
の歩容を設定する歩容設定手段、 ｂ．前記目標とする全ての床反力の合力と合モーメント
を各脚部に分配する分配手段、 および ｃ．前記分配された床反力に応じて前記ロボットの姿勢
を修正して各脚部の床反力を制御する制御手段、 を備えると共に、前記分配手段は、次に離床する脚部に
分配された床反力とそのモーメントが離床するまでに零
に向けて減少するように分配し、よって前記複数本の脚
部の目標床反力が支持脚期と遊脚期の境界点においても
それぞれ連続するように構成したことを特徴とする脚式
移動ロボットの歩行制御装置。1. A walking control device for a legged mobile robot having a base and a plurality of legs connected thereto, comprising: a. Gait setting means for setting the gait of the robot such that the resultant force and resultant moment of all desired floor reaction forces and ZMP, which is the point of action, are continuous; b . Distribution means for distributing the force and resultant moment of all floor reaction force before and SL targeted to each leg, and c. Rutotomoni comprising a control means for controlling the floor reaction force of each leg to correct the attitude of the robot in accordance with the distributed floor reaction force, the distribution means, then the legs of lifting
The distributed floor reaction force and its moment are zero before leaving the floor.
, So that the plurality of legs
Floor reaction force at the boundary between the support leg period and the swing leg period
A walking control device for a legged mobile robot, wherein the walking control device is configured to be continuous .
を備えた２足歩行の脚式移動ロボットの歩行制御装置に
おいて、 ａ．目標とする全ての床反力の合力と合モーメントとそ
の作用点であるＺＭＰが連続するように、前記ロボット
の歩容を設定する歩容設定手段、 ｂ．前記目標とする全ての床反力の合力と合モーメント
を、次の片脚支持期に支持脚となる第１の脚部と次の片
脚支持期に遊脚となる第２の脚部に分配する分配手段、 および ｃ．前記分配された床反力に応じて前記ロボットの姿勢
を修正して各脚部の床反力を制御する制御手段、 を備えると共に、前記分配手段は、支持脚期と遊脚期の
境界点に向けて前記第２の脚部の目標床反力を経時的に
零に向けて小さくし、よって前記２本の脚部の目標床反
力が支持脚期と遊脚期の境界点においてもそれぞれ連続
するように分配することを特徴とする脚式移動ロボット
の歩行制御装置。2. A walking control device for a bipedal legged mobile robot comprising a base and two legs connected thereto, comprising: a. Gait setting means for setting the gait of the robot so that the resultant force and resultant moment of all desired floor reaction forces and the ZMP as the point of action thereof are continuous; b. The resultant force and moment of all the desired floor reaction forces
And distribution means for distributing the second leg comprising a free leg to the first leg becomes a supporting leg to the next leg supporting period and the next one-leg supporting period, and c. Rutotomoni comprising a control means for controlling the floor reaction force of each leg to correct the attitude of the robot in accordance with the distributed floor reaction force, the distribution means of the supporting leg period and swing phase
The target floor reaction force of the second leg toward the boundary point over time
To zero, so that the target floor of the two legs
Force is continuous at the boundary point between the support leg period and the swing leg period
A walking control device for a legged mobile robot, wherein the walking control device distributes the walking.
１の脚部の接地圧重 心点と前記第２の脚部の接地圧重心
点を結ぶ線分上に設定して前記目標とする全ての床反力
の合力と合モーメントを分配することを特徴とする請求
項２項記載の脚式移動ロボットの歩行制御装置。Wherein said distribution means, said ZMP, said set on the line segment objectives ground圧重 center point of the first leg and connecting the ground圧重center point of the second leg and All floor reaction forces
Of the resultant force and walk controller of a legged mobile robot according to claim 2 wherein wherein you the feature to distribute the resultant moment.
で内分して得られる内分比に基づいて前記目標とする全
ての床反力の合力と合モーメントを分配することを特徴
とする請求項３項記載の脚式移動ロボットの歩行制御装
置。4. The distributing means is configured to transfer the line segment to the ZMP.
Based on the internal division ratio obtained by internal division
The walking control device for a legged mobile robot according to claim 3 , wherein the resultant force and the resultant moment of all the floor reaction forces are distributed.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4253878A JP3055737B2 (en) | 1992-08-28 | 1992-08-28 | Walking control device for legged mobile robot |
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|---|---|---|---|
| JP4253878A JP3055737B2 (en) | 1992-08-28 | 1992-08-28 | Walking control device for legged mobile robot |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0679657A JPH0679657A (en) | 1994-03-22 |
| JP3055737B2 true JP3055737B2 (en) | 2000-06-26 |
Family
ID=17257388
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP4253878A Expired - Lifetime JP3055737B2 (en) | 1992-08-28 | 1992-08-28 | Walking control device for legged mobile robot |
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1992
- 1992-08-28 JP JP4253878A patent/JP3055737B2/en not_active Expired - Lifetime
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