JP4392037B2 - 脚式ロボット、及びその制御方法 - Google Patents
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Description
本実施の形態1にかかる脚式ロボットは、まず、ZMP方程式を離散化した3項方程式と、目標ZMPとに基づいて、重心軌道を生成する。そして、生成された重心軌道に基づいて、関節角の目標値の経時的データを計算し、その計算された関節角の目標値の経時的データに基づいて、関節を回転する。このようにして、脚式ロボットは関節角を変更して動作する。ここで、ZMP方程式は、重心速度に応じた角運動量を含むことを特徴とするものである。
上述した実施の形態1においては、ロボット2がその場足踏み動作を行う場合について、その動作を実現するための重心相対軌道を生成する処理について説明した。本発明はこれに限定されず、その場足踏み動作のような周期運動以外の動作であっても、速度境界条件の下で、その動作を実現するための重心相対軌道を生成することができる。尚、本実施の形態2に係るロボット2の構成や軌道生成処理は、速度境界条件の下で重心相対軌道を計算する点を除いて、上述した発明の実施の形態1と同様である。
上述した実施の形態1及び2では、角運動量パラメータhは、予め所定の実験又はシミュレーションを行い、妥当な軌道を生成可能な適切な値を決定するものとしたが、本発明はこれに限定されない。例えば、角運動量パラメータhの値を、ロボット2の動きに応じて自動的に計算するものとしてもよい。角運動量パラメータhは、例えば、ジャイロセンサ(不図示)を用いてロボット2の胴体もしくは腰の姿勢角を検出し、ロボット2の姿勢変化及びロボット2の慣性モーメントに基づいて決定することができる。このようにロボット2の実際の動きに応じて決定することで、構成の異なる様々なロボット2に対してもより自然な動作となる値を容易に計算することができる。
12 コントローラ、
302 ユーザー指令記憶部、304 重心相対軌道計画部、
306 遊脚相対軌道計画部、308 関節角目標値演算部、310 関節駆動部
Claims (6)
- 関節角を変更して動作する脚式ロボットであって、
ZMP方程式を離散化した3項方程式と、目標ZMPとに基づいて、重心軌道を生成する手段と、
生成された前記重心軌道に基づいて、前記関節角の目標値の経時的データを計算する手段と、
計算された前記関節角の目標値の経時的データに基づいて、前記関節を回転する手段とを備え、
前記ZMP方程式に含まれる角運動量が、
重心速度を変数とする一次式を用いて規定される
ことを特徴とする脚式ロボット。 - 前記角運動量を、前記脚式ロボットの質量と、前記角運動量に関する比例定数と、重心速度とを用いて規定し、前記比例定数を前記脚式ロボットの姿勢変化に基づいて計算する
ことを特徴とする請求項1記載の脚式ロボット。 - 前記重心軌道を生成する手段は、
鉛直方向軌道及び前記角運動量に基づいて計算される係数を持つ行列と、重心軌道の列と、目標ZMPの列との間に成立する連立方程式を解いて重心軌道を計算する
ことを特徴とする請求項1又は2記載の脚式ロボット。 - 前記行列が、
前記目標ZMPの列における最初の要素に関する方程式が前記重心軌道の列における最後の要素を含み、かつ、前記目標ZMPの列における最後の要素に関する方程式が前記重心軌道の列における最初の要素を含むように、前記鉛直方向軌道及び前記角運動量に基づいて計算される係数を持つ行列である
ことを特徴とする請求項3記載の脚式ロボット。 - 前記重心軌道を生成する手段は、
鉛直方向軌道及び前記角運動量に基づいて計算される係数を持つ3重対角行列と、重心軌道の列と、目標ZMP及び動作開始時と完了時における重心の水平方向速度から計算される距離の列との間に成立する連立方程式を解いて重心軌道を計算する
ことを特徴とする請求項1乃至3いずれか1項記載の脚式ロボット。 - 関節角を変更して動作する脚式ロボットの制御方法において、
ZMP方程式を離散化した3項方程式と、目標ZMPとに基づいて、重心軌道を生成するステップと、
生成された前記重心軌道に基づいて、前記関節角の目標値の経時的データを計算するステップと、
計算された前記関節角の目標値の経時的データに基づいて、前記関節を回転するステップとを備え、
前記ZMP方程式に含まれる角運動量が、
重心速度を変数とする一次式を用いて規定される
ことを特徴とする脚式ロボットの制御方法。
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