JP5157545B2 - Whole body coordination device, robot, and robot control method - Google Patents
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Description
本発明は、2足以上の脚部を有し、全身の関節角を強調制御する協調制御装置、及びこれを搭載したロボット並びにロボットの制御方法に関する。 The present invention relates to a cooperative control apparatus that has two or more legs and emphasizes and controls joint angles of the whole body, a robot equipped with the same, and a robot control method.
従来の全身協調制御について説明する。従来の協調制御においては、バランスを取ることができる重心軌道と手先の作業のための軌道を与えて両軌道を満足する関節角度を関節速度と重心軌道又は手先軌道の速度の関係を表す線形な式(一般的には微分関係と言われている)を解き、関節速度を数値積分して関節角度を求める(特許文献1参照)。 Conventional whole body cooperative control will be described. In the conventional cooperative control, the center of gravity trajectory that can be balanced and the trajectory for the work of the hand are given, and the joint angle satisfying both the trajectories is expressed linearly as the relationship between the joint speed and the speed of the center of gravity or the hand trajectory. An equation (generally referred to as a differential relationship) is solved, and the joint angle is obtained by numerically integrating the joint velocity (see Patent Document 1).
図5に示すように、重心位置と左手の軌道を拘束する場合を考える。重心速度ベクトルと、関節角速度ベクトルの微分関係はヤコビアンを用いて下記のように表わされる。 As shown in FIG. 5, consider a case where the position of the center of gravity and the left hand trajectory are constrained. The differential relationship between the center of gravity velocity vector and the joint angular velocity vector is expressed as follows using Jacobian.
ここでは、ロボットの関節が全部で30個あるとすれば、関節角速度ベクトルは30×1のベクトル、重心速度ベクトルは3×1のベクトルなので、ヤコビアンは、3×30の行列となる。一方、左手の速度ベクトルと関節角速度ベクトルの微分係数は、ヤコビアンを用いて、下記のように表わされる。 Here, if there are 30 robot joints in total, the joint angular velocity vector is a 30 × 1 vector and the center of gravity velocity vector is a 3 × 1 vector, so the Jacobian is a 3 × 30 matrix. On the other hand, the differential coefficients of the velocity vector and the joint angular velocity vector of the left hand are expressed as follows using Jacobian.
次に、(1)と(2)を同時に満たす関節角速度ベクトルを求める。これには、一般手には以下のように求める。先ず、式(1)の一般解を求める。一般解は、下記のようになる。 Next, a joint angular velocity vector that satisfies (1) and (2) simultaneously is obtained. For this, the general hand is required as follows. First, a general solution of Equation (1) is obtained. The general solution is as follows.
関節下記度を求めるときは、式(8)で計算された関節角速度を積分するが、重心位置、手先位置の積分誤差を補償するために、以下のようなフィードバックを行う。重心位置で説明する。積分により、算出された関節角度と、この角度を用いて計算された重心位置の関係は、幾何学的に求まり、関数fgを用いて以下のように表すことができる。
図6は、上記式(8)乃至(12)を演算する回路を示す。当該回路は、モータドライバに対して指令値を生成する指令値生成回路である。図6に示すように、指令値生成回路200は、関節角速度ベクトル算出手段212と、関節角速度を積分する積分手段213と、重心位置算出手段214a、214bと、フィードバック手段215a、215bとを有する。フィードバック手段215a、215bは、それぞれフィードバックゲインを乗ずる乗算部221a、221bと、重心位置を微分する微分手段222a、222bとを有する。指令値生成回路200には、足位置や重心位置が入力され、関節角速度ベクトルが積分されて得られる関節角が出力される。この関節角の値を使用してモータ制御部が各モータを制御する。
FIG. 6 shows a circuit for calculating the above equations (8) to (12). The circuit is a command value generation circuit that generates a command value for the motor driver. As shown in FIG. 6, the command
なお、その他、従来のロボットの制御方法としては、特許文献2、3等に記載の技術がある。
このように、従来の技術においては、ロボットの全関節を使用して全身協調を行っているが、関節角度が関節速度を積分するため、積分誤差が生じる。この積分誤差のため、手先位置にも誤差が生じ、正確な位置制御を行うことができないという問題点がある。すなわち、積分誤差により、より精密なタスクに対して正確なリンクの位置を算出することができない。より正確にしようと思うと収束判定の閾値を小さくしなければならず、収束回数が増え、計算時間がかかる。これは、全ての関節が積分されているためである。 As described above, in the conventional technique, whole body cooperation is performed using all joints of the robot, but an integration error occurs because the joint angle integrates the joint speed. Due to this integration error, an error also occurs at the hand position, and there is a problem that accurate position control cannot be performed. In other words, the link position cannot be calculated accurately for a more precise task due to the integration error. In order to make it more accurate, the threshold value for convergence determination must be reduced, the number of convergence increases, and calculation time is required. This is because all joints are integrated.
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、全身協調動作においても正確な位置制御を行うことができる協調制御装置、ロボット及びロボットの制御方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such problems, and it is an object of the present invention to provide a cooperative control apparatus, a robot, and a robot control method capable of performing accurate position control even in a whole body cooperative operation. And
上述した課題を解決するために、本発明に係る協調制御装置は、重心速度から関節角速度を求める角速度算出手段と、前記角速度算出手段が算出した角速度から1以上の関節角を第1関節角群として算出する積分手段と、予め定められた1以上の関節角を第2関節角群として入力する関節角入力手段と、前記第1関節角群及び前記第2関節角群から重心位置を算出する重心位置算出手段と、重心位置算出手段が算出した重心位置及び外部から入力される目標重心位置から前記重心速度を算出するフィードバック手段とを有するものである。 In order to solve the above-described problem, the cooperative control device according to the present invention includes an angular velocity calculation unit that obtains a joint angular velocity from a center of gravity velocity, and a first joint angle group that calculates one or more joint angles from the angular velocity calculated by the angular velocity calculation unit. And calculating the center of gravity from the first joint angle group and the second joint angle group, the integration means for calculating the joint angle, the joint angle input means for inputting one or more predetermined joint angles as the second joint angle group, And a feedback means for calculating the center-of-gravity velocity from the center-of-gravity position calculated by the center-of-gravity position calculation means and the target center-of-gravity position input from the outside.
本発明においては、全関節角のうち、一部の関節角を第2関節角群として外部から入力することで、全関節を関節角速度から積分して求める場合に比して積分誤差をなくすことができる。 In the present invention, by inputting a part of the total joint angles from the outside as the second joint angle group, the integration error is eliminated as compared with the case where all the joint angles are obtained by integration from the joint angular velocity. Can do.
また、前記フィードバック手段は、前記目標重心位置を微分して重心速度を算出する微分手段と、前記重心位置算出手段が算出した重心位置と外部から入力される目標重心位置の差分をゲイン調整するゲイン調整手段と、前記微分手段により算出された重心速度とゲイン調整手段の調整結果とを加算して前記角速度算出手段に入力する加算手段とを有するものとすることができる。フィードバック制御により、積分誤差を補償する。 The feedback means includes a differentiating means for differentiating the target centroid position to calculate a centroid speed, and a gain for adjusting a difference between the centroid position calculated by the centroid position calculation means and a target centroid position input from the outside. The adjusting means, and an adding means for adding the gravity center speed calculated by the differentiating means and the adjustment result of the gain adjusting means to the angular velocity calculating means. The integration error is compensated by feedback control.
さらに、前記重心位置算出手段及び前記フィードバック手段は、重心位置及び少なくとも1以上の基準座標系からの軌道に対応して設けられることができる。たとえば、ヒューマノイドロボットの場合、右手の軌道を第2関節群として入力し、重心位置、左手、両足の関節角は第1関節角として算出するなどすることができる。 Further, the center-of-gravity position calculating means and the feedback means may be provided corresponding to the position of the center of gravity and a trajectory from at least one or more reference coordinate systems. For example, in the case of a humanoid robot, the trajectory of the right hand can be input as the second joint group, and the center of gravity position, the left hand, and the joint angles of both feet can be calculated as the first joint angle.
本発明に係るロボットは、モータと、前記モータ駆動するモータドライバと、前記モータドライバに指令値として関節角を入力する制御手段とを有し、前記制御手段は、重心速度から関節角速度を求める角速度算出手段と、前記角速度算出手段が算出した角速度から1以上の関節角を第1関節角群として算出する積分手段と、予め定められた1以上の関節角を第2関節角群として入力する関節角入力手段と、前記第1関節角群及び前記第2関節角群から重心位置を算出する重心位置算出手段と、重心位置算出手段が算出した重心位置及び外部から入力される目標重心位置から前記重心速度を算出するフィードバック手段とを有するものである。 The robot according to the present invention includes a motor, a motor driver that drives the motor, and a control unit that inputs a joint angle as a command value to the motor driver, and the control unit obtains a joint angular velocity from a center-of-gravity velocity. Calculating means; integrating means for calculating one or more joint angles from the angular velocity calculated by the angular velocity calculating means as a first joint angle group; and a joint for inputting one or more predetermined joint angles as a second joint angle group From the angle input means, the centroid position calculation means for calculating the centroid position from the first joint angle group and the second joint angle group, the centroid position calculated by the centroid position calculation means and the target centroid position input from the outside Feedback means for calculating the center of gravity speed.
本発明にかかるロボットの制御方法は、2足以上の脚部を有するロボットの制御方法であって、前記脚部を含む全身の関節角から重心位置を算出する重心位置算出工程と、目標重心位置及び前記重心位置算出工程で算出された重心位置から重心速度を算出するフィードバック工程と、前記重心速度に基づき関節角速度を算出する関節角速度算出工程と、前記関節角速度算出工程にて算出された関節角速度を積分して関節角を算出する積分工程と、前記積分工程で算出された関節角を予め指定される関節角と共に出力する出力工程とを有し、前記重心位置算出工程は、前記出力工程にて出力される関節角から前記重心位置を算出するものである。 The robot control method according to the present invention is a control method for a robot having two or more legs, and a center-of-gravity position calculation step for calculating a center-of-gravity position from joint angles of the whole body including the legs, and a target center-of-gravity position And a feedback step of calculating a center of gravity velocity from the center of gravity position calculated in the center of gravity position calculating step, a joint angular velocity calculating step of calculating a joint angular velocity based on the center of gravity velocity, and a joint angular velocity calculated in the joint angular velocity calculating step. Integrating step of calculating the joint angle by calculating the joint angle, and an output step of outputting the joint angle calculated in the integration step together with a joint angle specified in advance. The center-of-gravity position is calculated from the joint angle output in this way.
本発明によれば、全身協調動作においても正確な位置制御を行うことができる協調制御装置、ロボット及びロボットの制御方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a cooperative control device, a robot, and a robot control method capable of performing accurate position control even in a whole body cooperative operation.
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。本実施の形態にかかるロボットは、精度を要求する関節には明示的に指令を与え、全身協調アルゴリズムから除外するものである。本実施の形態においては、少なくとも2脚、2腕を備えたヒューマノイドロボットの制御方法について説明する。図1は、本実施の形態にかかるヒューマノイドロボットの一例を示す斜視図である。図1に示すように、ロボット1は、体幹部ユニット1cの所定の位置に頭部ユニット1a、左右2つの腕部ユニット1b、及び左右2つの脚部ユニット1dが連結されている。
Hereinafter, specific embodiments to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings. The robot according to the present embodiment explicitly gives a command to a joint that requires accuracy, and excludes it from the whole body cooperation algorithm. In the present embodiment, a control method for a humanoid robot having at least two legs and two arms will be described. FIG. 1 is a perspective view showing an example of a humanoid robot according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, in the
頭部ユニット1aには、撮像部が備えられ、周囲所定範囲を撮影することが可能である。また、頭部ユニット1aには、図示せぬマイク、スピーカ等が備えられ、ユーザからの呼びかけを認識したり、それに答えたりすることも可能である。頭部ユニット1aは、体幹部ユニット1cに対して床面に対して水平な面内で左右方向に回動可能に接続されており、頭部ユニット1aを回動することで撮像する範囲を状況に応じて変更し、周囲の環境を撮像することができる。
The
腕部ユニット1b及び脚部ユニット1dは、体幹部ユニット1cに内蔵された制御部に含まれる後述する協調制御部によって、所定の制御プログラムに従って各腕部ユニット1bに含まれる関節部、脚部ユニット1dに含まれる関節部を駆動する量が制御され、各関節の関節駆動角度が決定されることで、所望の位置および姿勢をとるものである。
The
このようなヒューマノイドロボットにおいては、安定領域が狭く、重心が高いため、物理的に不安定である。図2は、ロボットの安定領域を示す図である。ロボットの安定領域は、図2に示すように、左右の足を外包する領域となる。 Such a humanoid robot is physically unstable because its stability region is narrow and its center of gravity is high. FIG. 2 is a diagram illustrating a stable region of the robot. As shown in FIG. 2, the stable region of the robot is a region surrounding the left and right feet.
ヒューマノイドロボットは、バランスを取ること(倒れないこと)及び腕を使って作業することが要求される場合があるが、バランスを取るためには、上述の安定領域と重心位置の関係が重要となる。バランスを取るためには一般的には、ZMP(Zero Moment Point:ゼロモーメントポイント)安定規範という安定の程度を示す指標が使用される。この指標は重力と慣性力の合力ベクトルが地面と交差する点が安定領域内にあれば安定であるというものである。一方、腕を使ってする作業が様々考えられるが、バイオリンを演奏する等、高い位置精度が必要な場合がある。以上のように、腕に何らかの高い位置精度を要求する作業をさせつつ、ロボットが転倒しないようにバランスを保つことが必要である。 Humanoid robots may be required to balance (do not fall down) and work with arms, but in order to achieve balance, the relationship between the stable region and the center of gravity is important. . In order to achieve a balance, generally, an index indicating a degree of stability called a ZMP (Zero Moment Point) stability standard is used. This index is stable if the point where the resultant vector of gravity and inertial force intersects the ground is within the stable region. On the other hand, there are various types of work using arms, but there are cases where high positional accuracy is required, such as playing a violin. As described above, it is necessary to keep balance so that the robot does not fall while performing an operation that requires some high positional accuracy for the arm.
上述したように、関節角度は、関節角速度ベクトルを積分することで得られるが、当該積分による積分誤差により、精密な動作を行うことができないという問題点があった。そこで、本実施の形態においては、関節角度の目標値が分かっている場合は、当該関節を全身協調アルゴリズムから除外することで、正確な動作を実現する。先ず、このような全身協調運動をするロボットの一構成例について説明する。図3は、本実施の形態にかかるロボットを示すブロック図である。ロボット1は、制御部101、入出力部102、駆動部103、電源部104、及び外部記憶部105などを有している。
As described above, the joint angle can be obtained by integrating the joint angular velocity vector, but there is a problem in that a precise operation cannot be performed due to an integration error due to the integration. Therefore, in the present embodiment, when the target value of the joint angle is known, an accurate operation is realized by excluding the joint from the whole body cooperation algorithm. First, a configuration example of a robot that performs such a whole body cooperative motion will be described. FIG. 3 is a block diagram showing the robot according to the present embodiment. The
入出力部102は、周囲の映像を取得するためのCCD(Charge Coupled Device)などからなるカメラ121、周囲の音を集音するための1又は複数の内蔵マイク122、音声を出力してユーザと対話等を行なうためのスピーカ123、ユーザへの応答や感情等を表現するためのLED124、タッチセンサなどからなるセンサ部125などを備える。
The input /
また、駆動部103は、モータ131、モータを駆動するドライバ132、モータドライバ132に指令値を与える協調制御部133等を有し、ユーザの指示などに従って脚部ユニット4a,4bや腕部ユニット3a,3bを動作させる。電源部104は、バッテリ141及びその放充電を制御するバッテリ制御部142を有し、各部に電源を供給する。
The
外部記憶部105は、着脱可能なHDD、光ディスク、光磁気ディスク等からなり、各種プログラムや制御パラメータなどを記憶し、そのプログラムやデータを必要に応じて制御部101内のメモリ(不図示)等に供給する。
The
制御部は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、無線通信用のインターフェースなどを有し、ロボット1の各種動作を制御する。そして、この制御部101は、例えばROMに格納された制御プログラムに従って、カメラ121により取得した映像を解析する画像認識モジュール111、画像認識結果に基づき、経路探索を行なう経路探索モジュール112、各種認識結果に基づきとるべき行動を選択する行動決定モジュール113、音声認識を行なう音声認識モジュール114などを有する。
The control unit includes a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), a wireless communication interface, and the like, and controls various operations of the
特に、本実施の形態においては、協調制御部133にて、全身協調アルゴリズムにより関節角を算出するが、この際、全関節のうち一部の関節角は演算ではなく、予め決められた値を使用するようにする。これにより、積分誤差を低減し、より高速かつ正確にロボット1の全身協調制御を可能とする。
In particular, in the present embodiment, the
図4は、協調制御部の詳細を示す図である。当該指定値生成部133には、手先位置、足位置、重心位置など、基準座標系からの軌道(以下、タスクという。)を与える手段(不図示)によりタスクrg d、rtask dを入力する手段を有する。この協調制御部133は、関節角入力手段11以外は従来と同様の構成を有する。すなわち、重心速度から関節角速度を求める関節角速度算出手段12と、関節角速度算出手段12が算出した角速度から1以上の関節角を第1関節角群として算出する積分手段13と、予め定められた1以上の関節角を第2関節角群として入力する関節角入力手段11と、第1関節角群及び第2関節角群から重心位置を算出する重心位置算出手段14bと、重心位置算出手段14bが算出した重心位置及び外部から入力される目標重心位置から重心速度を算出するフィードバック手段15bとを有する。
FIG. 4 is a diagram illustrating details of the cooperative control unit. Tasks r g d and r task d are input to the designated
また、タスクに対応して、タスク位置算出手段14a及びフィードバック手段15aを有する。本実施の形態においては、タスク位置算出手段14a及びフィードバック手段15aを1つのみ示しているが、これらはタスクに応じて複数設けられるものである。 In correspondence to the task, with a task position calculating means 14 a and feedback means 15 a. In this embodiment, there is shown only one task position calculating means 14 a and feedback means 15 a, these are those plurality depending on the task.
フィードバック手段15bは、目標重心位置を微分して重心速度を算出する微分手段22bと、重心位置算出手段14bが算出した重心位置と外部から入力される目標重心位置の差分を求める加算器23bと、加算器23bの結果をゲイン調整するゲイン調整手段21bと、微分手段22bにより算出された重心速度とゲイン調整手段21bの調整結果とを加算して関節角速度算出手段12に入力する加算手段24bとを有する。なお、フィードバック手段15aも同様に構成される。
The feedback means 15 b includes a differentiating
関節角速度算出手段12は、タスクを満たす、選択された任意の関節を除外した関節の角速度を計算する手段である。積分手段13は、計算された関節角速度を積分する手段である。重心位置算出手段14b、及びタスク位置算出手段14aは、積分された全関節角度からタスクを計算する手段である。フィードバック手段15a、15bは、計算されたタスクとタスクの目標値の偏差に基づいてフィードバックゲインを行う手段である。 The joint angular velocity calculation means 12 is a means for calculating an angular velocity of a joint that excludes an arbitrary selected joint that satisfies a task. The integrating means 13 is means for integrating the calculated joint angular velocity. The center-of-gravity position calculation means 14 b and the task position calculation means 14 a are means for calculating a task from all the integrated joint angles. The feedback means 15a and 15b are means for performing feedback gain based on the deviation between the calculated task and the target value of the task.
以下、本実施の形態にかかる協調制御装置について更に詳細に説明する。本実施の形態においては、積分手段13における積分誤差を補償するためフィードバック手段15a、15bを有している。ただし、フィードバックが収束したかの判定は偏差がある閾値以下になったかどうかで判定する。しかし、閾値を小さくすると収束するまでに時間がかかってしまう。上述したように、重心速度ベクトルは関節角速度ベクトル及びヤコビアンを用いて下記のように表わされる。
Hereinafter, the cooperative control apparatus according to the present embodiment will be described in more detail. In the present embodiment, feedback means 15a and 15b are provided to compensate for an integration error in the integrating
ここで、本実施の形態においては、位置の拘束を与える式(1)などにおいて、高精度を要求する位置に関わる関節に、明示的に値を与え、ヤコビアン演算から除外する。たとえば、右手と左手が協調して作業する場合、右手から左手にいたる関節の値を明示的に与える。θのうち、明示的に与える関数をθA、それ以外の関数をθBとすると、上記式(1)は、式(13)のように表すことができる。 Here, in the present embodiment, in Equation (1) for giving position constraints, a value is explicitly given to a joint related to a position requiring high accuracy, and excluded from the Jacobian calculation. For example, when the right hand and the left hand work together, the value of the joint from the right hand to the left hand is explicitly given. If θ A is a function explicitly given out of θ and θ B is a function other than that, Equation (1) can be expressed as Equation (13).
この式(15)を、式(1)の代わりに用いて従来と同様に関節角を計算する。すなわち、従来の方法では、ロボットの全関節θがすべて全身協調のために使用されていたのに対し、本実施の形態においては、θより少ない数の関節θBを使用して全身協調を行う。 Using this equation (15) instead of equation (1), the joint angle is calculated as in the conventional case. That is, in the conventional method, all the joints θ of the robot are all used for whole body cooperation, whereas in this embodiment, whole body cooperation is performed using a number of joints θ B smaller than θ. .
本発明においては、全関節角を使用して全身協調制御を行う場合、通常は、関節角速度を積分して求める関節角を、精度が要求されるような一部の間接角については外部から明示的に与えることで、積分誤差を低減させる。すなわち、一部の間接角を強調制御から除外する。このことにより、精密な軌道位置を迅速に演算することができる。 In the present invention, when performing whole-body cooperative control using all joint angles, normally, joint angles obtained by integrating joint angular velocities are specified, and some indirect angles that require accuracy are clearly indicated from the outside. Thus, the integration error is reduced. That is, some indirect angles are excluded from the emphasis control. As a result, a precise trajectory position can be calculated quickly.
なお、本発明は上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることは勿論である。 It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
例えば、上述の実施の形態では、ハードウェアの構成として説明したが、これに限定されるものではなく、任意の処理を、CPU(Central Processing Unit)にコンピュータプログラムを実行させることにより実現することも可能である。この場合、コンピュータプログラムは、記録媒体に記録して提供することも可能であり、また、インターネットその他の伝送媒体を介して伝送することにより提供することも可能である。 For example, in the above-described embodiment, the hardware configuration has been described. However, the present invention is not limited to this, and arbitrary processing may be realized by causing a CPU (Central Processing Unit) to execute a computer program. Is possible. In this case, the computer program can be provided by being recorded on a recording medium, or can be provided by being transmitted via the Internet or another transmission medium.
1 ロボット
2 頭部ユニット
3a,3b 腕部ユニット
4a,4b 脚部ユニット
5 体幹部ユニット
11 関節入力部
12 関節角速度算出手段
13 積分手段
14a タスク位置算出手段
14b 重心位置算出手段
15a、15b フィードバック手段
21a、21b 乗算部
22a、22b 微分手段
23a、23b、24a、24b 加算器
101 制御部
102 入出力部
103 駆動部
104 電源部
105 外部記憶部
111 画像認識モジュール
112 経路探索モジュール
113 行動決定モジュール
114 音声認識モジュール
121 カメラ
122 内蔵マイク
123 スピーカ
125 センサ部
131 モータ
132 ドライバ
132 モータドライバ
133 協調制御部
133 指定値生成部
141 バッテリ
142 バッテリ制御部
DESCRIPTION OF
Claims (7)
重心速度から関節角速度を求める角速度算出手段と、
前記全関節角のうち、前記角速度算出手段が算出した角速度から1以上の関節角を第1関節角群として算出する積分手段と、
前記全関節角のうち前記第1関節角群を除いた関節角であって、予め定められた精度の要求される1以上の関節角を第2関節角群として入力する関節角入力手段と、
前記第1関節角群及び前記第2関節角群から重心位置を算出する重心位置算出手段と、
重心位置算出手段が算出した重心位置及び外部から入力される目標重心位置から前記重心速度を算出するフィードバック手段とを有する協調制御装置。 A cooperative control device that performs whole body cooperative control using all joint angles of the whole body provided in the robot,
Angular velocity calculating means for obtaining a joint angular velocity from the center of gravity velocity;
Integrating means for calculating one or more joint angles as a first joint angle group from the angular velocities calculated by the angular velocity calculating means among the total joint angles ;
A joint angle input means for inputting, as the second joint angle group, one or more joint angles required for a predetermined accuracy , which are joint angles excluding the first joint angle group among all the joint angles ;
Centroid position calculating means for calculating a centroid position from the first joint angle group and the second joint angle group;
A cooperative control apparatus comprising: a feedback means for calculating the center of gravity speed from the center of gravity position calculated by the center of gravity position calculating means and the target center of gravity position input from the outside.
ことを特徴とする請求項1記載の協調制御装置。 The feedback means includes a differentiating means for differentiating the target center of gravity position to calculate a center of gravity speed, and a gain adjusting means for gain-adjusting a difference between the center of gravity position calculated by the center of gravity position calculating means and a target center of gravity position input from the outside. 2. The cooperative control apparatus according to claim 1, further comprising: an adding unit that adds the center-of-gravity velocity calculated by the differentiating unit and the adjustment result of the gain adjusting unit and inputs the sum to the angular velocity calculating unit.
ことを特徴とする請求項1記載の協調制御装置。 2. The cooperative control apparatus according to claim 1, wherein the center-of-gravity position calculating unit and the feedback unit are provided corresponding to the center-of-gravity position and a trajectory from at least one reference coordinate system.
モータと、
前記モータ駆動するモータドライバと、
前記モータドライバに指令値として関節角を入力する制御手段とを有し、
前記制御手段は、
重心速度から関節角速度を求める角速度算出手段と、
前記全関節角のうち、前記角速度算出手段が算出した角速度から1以上の関節角を第1関節角群として算出する積分手段と、
前記全関節角のうち前記第1関節角群を除いた関節角であって、予め定められた精度の要求される1以上の関節角を第2関節角群として入力する関節角入力手段と、
前記第1関節角群及び前記第2関節角群から重心位置を算出する重心位置算出手段と、
重心位置算出手段が算出した重心位置及び外部から入力される目標重心位置から前記重心速度を算出するフィードバック手段とを有するロボット。 A robot that performs whole body cooperative control using all joint angles of the whole body provided in the robot,
A motor,
A motor driver for driving the motor;
Control means for inputting a joint angle as a command value to the motor driver;
The control means includes
Angular velocity calculating means for obtaining a joint angular velocity from the center of gravity velocity;
Integrating means for calculating one or more joint angles as a first joint angle group from the angular velocities calculated by the angular velocity calculating means among the total joint angles ;
A joint angle input means for inputting, as the second joint angle group, one or more joint angles required for a predetermined accuracy , which are joint angles excluding the first joint angle group among all the joint angles ;
Centroid position calculating means for calculating a centroid position from the first joint angle group and the second joint angle group;
A robot having feedback means for calculating the center-of-gravity speed from the center-of-gravity position calculated by the center-of-gravity position calculation means and the target center-of-gravity position input from the outside.
ことを特徴とする請求項4載のロボット。 The feedback means includes a differentiating means for differentiating the target center of gravity position to calculate a center of gravity speed, and a gain adjusting means for gain-adjusting a difference between the center of gravity position calculated by the center of gravity position calculating means and a target center of gravity position input from the outside. 5. The robot according to claim 4, further comprising: adding means for adding the gravity center speed calculated by the differentiating means and the adjustment result of the gain adjusting means to the angular velocity calculating means.
ことを特徴とする請求項4記載のロボット。 5. The robot according to claim 4, wherein the center-of-gravity position calculating means and the feedback means are provided corresponding to the center-of-gravity position and a trajectory from at least one reference coordinate system.
前記脚部を含む全関節角から重心位置を算出する重心位置算出工程と、
目標重心位置及び前記重心位置算出工程で算出された重心位置から重心速度を算出するフィードバック工程と、
前記重心速度に基づき関節角速度を算出する関節角速度算出工程と、
前記全関節角のうち、前記関節角速度算出工程にて算出された関節角速度を積分して1以上の関節角を第1関節角群として算出する積分工程と、
前記積分工程で算出された第1関節角群を、前記全関節角のうち前記第1関節角群を除いた関節角であって、予め指定され精度の要求される1以上の関節角の第2関節角群と共に出力する出力工程とを有し、
前記重心位置算出工程は、前記出力工程にて出力される第1関節角群及び前記第2関節角群から前記重心位置を算出する、ロボットの制御方法。 Have a two-legged or more of the legs, there is provided a method of controlling a robot to perform a whole-body cooperative control by using the joint angle of the whole body,
A center-of-gravity position calculation step of calculating a center-of-gravity position from all joint angles including the legs, and
A feedback step of calculating the center of gravity speed from the target center of gravity position and the center of gravity position calculated in the center of gravity position calculating step;
A joint angular velocity calculating step of calculating a joint angular velocity based on the center of gravity velocity;
An integration step of integrating one or more joint angles as a first joint angle group by integrating the joint angular velocities calculated in the joint angular velocity calculation step among the total joint angles ;
The first joint angle group calculated in the integration step is a joint angle excluding the first joint angle group out of all the joint angles, and the first joint angle group is one of one or more joint angles specified in advance and required for accuracy. An output step for outputting together with two joint angle groups ,
The center-of-gravity position calculating step calculates the center-of-gravity position from the first joint angle group and the second joint angle group output in the output step.
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