JPH023582A - 脚歩行型移動体の誘導装置 - Google Patents
脚歩行型移動体の誘導装置Info
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- JPH023582A JPH023582A JP63143631A JP14363188A JPH023582A JP H023582 A JPH023582 A JP H023582A JP 63143631 A JP63143631 A JP 63143631A JP 14363188 A JP14363188 A JP 14363188A JP H023582 A JPH023582 A JP H023582A
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- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 5
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 abstract description 10
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- 238000002789 length control Methods 0.000 abstract 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
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- Manipulator (AREA)
- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は脚歩行ロボッ１−等の脚歩行型の移動体の誘導
装置に関する。
装置に関する。
従来、移動ロボット等の移動体を移動制御する装置は、
環境認識手段と移動体の移動機構制御手段とで構成され
ている。この移動制御装置の一例としては、例えば特開
昭６０−２１７４１３号公報に記載されているように、
車輪、無限軌道履帯等の走行部を備える移動体を高速で
誘導しようとするものである。一方、近年では原子力施
設内の配管等の障害物をまたぎ越えることができる脚歩
行型の移動体が種々堤案されていると共に、その開発の
ために多くの試みがなされている。
環境認識手段と移動体の移動機構制御手段とで構成され
ている。この移動制御装置の一例としては、例えば特開
昭６０−２１７４１３号公報に記載されているように、
車輪、無限軌道履帯等の走行部を備える移動体を高速で
誘導しようとするものである。一方、近年では原子力施
設内の配管等の障害物をまたぎ越えることができる脚歩
行型の移動体が種々堤案されていると共に、その開発の
ために多くの試みがなされている。
上述した脚歩行型の移動体の開発においては、種々の問
題が存在しているが、その１つには８動体を安定に歩行
させることである。すなわち、この種の移動体は左右の
脚を交互に移動して歩行するため移動体の重心移動また
は路面の変化等にょり転倒を生じることがある。さらに
、移動体の歩行する環境が複雑に構成されている場合に
は、さらに転倒する確率が大きくなるという問題点があ
る。
題が存在しているが、その１つには８動体を安定に歩行
させることである。すなわち、この種の移動体は左右の
脚を交互に移動して歩行するため移動体の重心移動また
は路面の変化等にょり転倒を生じることがある。さらに
、移動体の歩行する環境が複雑に構成されている場合に
は、さらに転倒する確率が大きくなるという問題点があ
る。
本発明の目的は複雑な環境を認識しつつ脚歩行型移動体
を安定に歩行させることができる脚歩行型移ｅＪ体の誘
導装置を提供する。
を安定に歩行させることができる脚歩行型移ｅＪ体の誘
導装置を提供する。
本発明の上記目的は、脚歩行型の移動体を所定の経路に
沿って誘導する装置において、前記移動体の周囲の実環
境を観８１’ｌする視覚手段と、前記移動体の経路移動
を検出する経路移動検出手段と、前記移！ｌ！ｌ＋体の
位置情報に関連する予２１１１１パターンを記憶する予
測パターン記憶手段と、前記視覚手段からの実画像から
観測特徴パターンを抽出する画像処理手段と、前記経路
移動検出手段によって記憶装置から得られる予測パター
ンと画像処理手段からの観測特徴パターンとを比較して
ずれを補正するように、前記視覚手段の方向を制御する
視覚制御手段と、前記視覚制御手段からの視覚手段の方
向制御信号にもとづいて移動体の歩幅を制御する信号を
移動体に出力する誘導制御手段とを備えることにより達
成される。
沿って誘導する装置において、前記移動体の周囲の実環
境を観８１’ｌする視覚手段と、前記移動体の経路移動
を検出する経路移動検出手段と、前記移！ｌ！ｌ＋体の
位置情報に関連する予２１１１１パターンを記憶する予
測パターン記憶手段と、前記視覚手段からの実画像から
観測特徴パターンを抽出する画像処理手段と、前記経路
移動検出手段によって記憶装置から得られる予測パター
ンと画像処理手段からの観測特徴パターンとを比較して
ずれを補正するように、前記視覚手段の方向を制御する
視覚制御手段と、前記視覚制御手段からの視覚手段の方
向制御信号にもとづいて移動体の歩幅を制御する信号を
移動体に出力する誘導制御手段とを備えることにより達
成される。
視覚手段は移動体の周囲の実環境を観測する。
画像処理手段は視覚手段からの実画像から観測特徴パタ
ーンを抽出する。一方、予測パターン記憶手段は経路移
動検出手段からの移動体の位置情報にもとづいて予測パ
ターンを出力する。視覚制御手段は予測パターンと観測
特徴パターンを比較してずれを補正するように前記視ユ
を手段の方向を制御する。誘導制御手段は視覚制御手段
からの視覚手段の方向制御信号にもとづいて移プＪ体の
歩幅を制御する信号を移動体に出力する。これにより、
脚歩行型の移動体は複雑な環境中でも安定に歩行するこ
とができる。
ーンを抽出する。一方、予測パターン記憶手段は経路移
動検出手段からの移動体の位置情報にもとづいて予測パ
ターンを出力する。視覚制御手段は予測パターンと観測
特徴パターンを比較してずれを補正するように前記視ユ
を手段の方向を制御する。誘導制御手段は視覚制御手段
からの視覚手段の方向制御信号にもとづいて移プＪ体の
歩幅を制御する信号を移動体に出力する。これにより、
脚歩行型の移動体は複雑な環境中でも安定に歩行するこ
とができる。
以下、本発明の実施例を図面に参照して説明する。
図面は本発明の装置の一実施例を備えた脚歩行型移動体
の全体構成を示すもので、この図において、移動体１は
その本体２と本体２に設けた脚機構３，４とで構成され
ている。この図示の例では説明の、便宜上、移動体１の
本体の左側の前脚機構３および後脚機構４のみを示して
いるが、右側にも同様な脚機構が設けられている。１Ｉ
ｉ（述した脚機構３，４はそれぞれ本体２に設けた第１
の関節部３Ａ、４Ａと、この第１の関節部３Ａ、４Ａに
連結した第１の脚部３Ｂ、４Ｂと、この第１の脚部３Ｂ
、４Ｂの他端に設けた第２の関節部３Ｃ９４Ｃと、この
第２の関節部３Ｃ，４Ｃに連結した第２の脚部３Ｄ、４
Ｄとを備えている。これらの脚機構３，４にはこれらを
駆動するために、第１の関節部３Ａ、４Ａおよび第２の
関節部；３Ｃ９４Ｃにそれぞれアクチュエータ３Ｅ、４
１”：、３）？。
の全体構成を示すもので、この図において、移動体１は
その本体２と本体２に設けた脚機構３，４とで構成され
ている。この図示の例では説明の、便宜上、移動体１の
本体の左側の前脚機構３および後脚機構４のみを示して
いるが、右側にも同様な脚機構が設けられている。１Ｉ
ｉ（述した脚機構３，４はそれぞれ本体２に設けた第１
の関節部３Ａ、４Ａと、この第１の関節部３Ａ、４Ａに
連結した第１の脚部３Ｂ、４Ｂと、この第１の脚部３Ｂ
、４Ｂの他端に設けた第２の関節部３Ｃ９４Ｃと、この
第２の関節部３Ｃ，４Ｃに連結した第２の脚部３Ｄ、４
Ｄとを備えている。これらの脚機構３，４にはこれらを
駆動するために、第１の関節部３Ａ、４Ａおよび第２の
関節部；３Ｃ９４Ｃにそれぞれアクチュエータ３Ｅ、４
１”：、３）？。
４Ｆが設けられている。
次に、前述した脚歩行型の移動体１を誘導歩行させるた
めの構成を説明すると、前述したアクチュエータ３Ｅ、
３Ｆにはそれぞれ移動体１の歩行量を１１）るための歩
幅計数用の検出器５が設けられている。さらに移動体１
の本体２は移動体の自己の位置を予測するための情報を
提供する方位検出用のジャイロスコープ６および移動体
の前方の状況を画像情報として取り込むテレビカメラ７
とその方向変更手段７Ａを備えている。
めの構成を説明すると、前述したアクチュエータ３Ｅ、
３Ｆにはそれぞれ移動体１の歩行量を１１）るための歩
幅計数用の検出器５が設けられている。さらに移動体１
の本体２は移動体の自己の位置を予測するための情報を
提供する方位検出用のジャイロスコープ６および移動体
の前方の状況を画像情報として取り込むテレビカメラ７
とその方向変更手段７Ａを備えている。
前述した移動体を歩行誘導する制御装置は、ジャイロス
コープ６および検出器５からの情報信号にもとづいて移
動体１の経路中の位置を検出する移動***置検出手段８
と、この移動***置検出手段８からの移動体１の位置に
もとづいてその位ＩＩ！Ｊから推定される環境の特徴推
定パターン、例えば建屋内の階段の平行線群、廊下と壁
との境界、窓等の線形状のパターンおよび建屋内径路ｆ
、＋ｆ報を記憶している記憶手段９と、テレビカメラ７
からの観Ｋｌｌ＋画像を同時に複数の特徴パターンに処
理すると共に、照合のために有効な特徴パターンを抽出
する画像処理手段１０と、この画像処理手段１０からの
有効な♂Ｍ観測特徴パターン前記記憶手段９からの予２
１１１＋特徴パターンとの一致性を検討する照合手段１
１と、この照合手段１１で得られた観測特徴パターンと
予測特徴パターンとの比較により。
コープ６および検出器５からの情報信号にもとづいて移
動体１の経路中の位置を検出する移動***置検出手段８
と、この移動***置検出手段８からの移動体１の位置に
もとづいてその位ＩＩ！Ｊから推定される環境の特徴推
定パターン、例えば建屋内の階段の平行線群、廊下と壁
との境界、窓等の線形状のパターンおよび建屋内径路ｆ
、＋ｆ報を記憶している記憶手段９と、テレビカメラ７
からの観Ｋｌｌ＋画像を同時に複数の特徴パターンに処
理すると共に、照合のために有効な特徴パターンを抽出
する画像処理手段１０と、この画像処理手段１０からの
有効な♂Ｍ観測特徴パターン前記記憶手段９からの予２
１１１＋特徴パターンとの一致性を検討する照合手段１
１と、この照合手段１１で得られた観測特徴パターンと
予測特徴パターンとの比較により。
テレビカメラ７の方向を制御する信号を演算し、テレビ
カメラ７８方向変更手段７Ａに出力する視覚制御手段１
２と、移動体１における脚機構の歩幅を制御する誘導制
御手段１３とを備えている。
カメラ７８方向変更手段７Ａに出力する視覚制御手段１
２と、移動体１における脚機構の歩幅を制御する誘導制
御手段１３とを備えている。
前述した視覚制御手段１２の方向制御信号は上述のよう
にテレビカメラ７を目標経路に沿って移動させる。視覚
制御手段１２は位置誤差変換のための予測パターンと観
測パターンとを比較し、これらのパターン間に力学的モ
デルを導入し、これによって得られるダイナミックな位
置を推定する手法を採用しており、具体的には、予測パ
ターンとｍ！ ８１＋１パターンとの間に働くポテンシ
ャルφ＾の揚を演算するポテンシャ′ル揚演算手段１２
Ａと、このポテンシャルφ＾の場によって得られる観測
パターンの予測パターンに対する作用力ＦＢの勾配ベク
トルを演算する作用力演算手段１２Ｂとを備えている。
にテレビカメラ７を目標経路に沿って移動させる。視覚
制御手段１２は位置誤差変換のための予測パターンと観
測パターンとを比較し、これらのパターン間に力学的モ
デルを導入し、これによって得られるダイナミックな位
置を推定する手法を採用しており、具体的には、予測パ
ターンとｍ！ ８１＋１パターンとの間に働くポテンシ
ャルφ＾の揚を演算するポテンシャ′ル揚演算手段１２
Ａと、このポテンシャルφ＾の場によって得られる観測
パターンの予測パターンに対する作用力ＦＢの勾配ベク
トルを演算する作用力演算手段１２Ｂとを備えている。
これらの演算手段１２Ａ、１２Ｂの演算内容は、特開昭
６０−２１７４１３号公報に開示されているので、その
詳細な説明は省略する。
６０−２１７４１３号公報に開示されているので、その
詳細な説明は省略する。
視覚制御手段１２は前述したようにテレビカメラ７の方
向を制−御する。
向を制−御する。
また、誘導制御手段１３は１テレビカメラ７の方向制御
信号にもとづいて移動体１の脚機構にその歩幅を制御す
る信号を出力する。すなわち誘導制御手段１３は視覚制
御手段の出力所謂テレビカメラ７の移動方向に対して次
の表１に示すように移動体１の脚歩幅制御操作を行なう
。
信号にもとづいて移動体１の脚機構にその歩幅を制御す
る信号を出力する。すなわち誘導制御手段１３は視覚制
御手段の出力所謂テレビカメラ７の移動方向に対して次
の表１に示すように移動体１の脚歩幅制御操作を行なう
。
表 １
前述した。ｖｌ導制御手段１３は例えば視覚制御手段１
２からの視覚制御信号にもとづき、予め記憶した加速あ
るいは減速のための歩幅を得る関節部の関節角指令値を
順次出力することにより１脚歩幅を制御することができ
る。
２からの視覚制御信号にもとづき、予め記憶した加速あ
るいは減速のための歩幅を得る関節部の関節角指令値を
順次出力することにより１脚歩幅を制御することができ
る。
次に前述した本発明の装置の実施例によって移動体を歩
行制御させるための動作を説明する。
行制御させるための動作を説明する。
いま、第１図に示す移１Ｐｌｒ体１はその前方にある建
屋内の通路に沿って移動する場合を設定する。
屋内の通路に沿って移動する場合を設定する。
このとき、テレビカメラ７はその階段を撮影し。
その画像信号を画像処理手段に出力する。画像処理手段
１０は画像信号を複数の特徴パターンに処理すると共に
、照合のために有効な特徴パターンを抽出する。一方、
ジャイロスコープ６および検出器５からの情報信号は移
動***置検出手段８に出力される。これにより、移動体
位置検出手段８は、移動体１の現在の位置および方向を
求める。
１０は画像信号を複数の特徴パターンに処理すると共に
、照合のために有効な特徴パターンを抽出する。一方、
ジャイロスコープ６および検出器５からの情報信号は移
動***置検出手段８に出力される。これにより、移動体
位置検出手段８は、移動体１の現在の位置および方向を
求める。
次に記憶手段９は移動***ｉｉ検出手段８からの移動体
１の位置情報にもとづいてその位ｉ４から推定される１
２境の特徴推定パターン、例えば建屋内の階段の平行線
群、廊下と壁との境界、窓等の線形状のパターンを選択
する。この特徴推定パターンは照合手段１１に出力され
る。照合手段１１は特徴推定パターンと前述した観測特
徴パターンとの一致性を比較検討する。この比較検討結
果は視覚制御手段１２に出力される。視覚制御手段１２
は前述した特徴推定パターンと７３１８１１１特徴パタ
ーンとノ比較結果にもとづいてテレビカメラ７の設定方
向に対する移動ずれ量を求め、このずれｔを補正する方
向制御信号をテレビカメラ７の方向変更手段７Ａに出力
するとともに、誘導制御手段１：′３にも出力する。こ
れにより、テレビカメラ７の方向変更手段７Ａはテレビ
カメラ７を所定の経路に沿ってその方向を制御する。一
方、前述のように方向制御信号を人力した誘導制御手段
１３は、テレビカメラ７の移動方向に対して前述した表
１に示す脚歩幅の制御を行う。
１の位置情報にもとづいてその位ｉ４から推定される１
２境の特徴推定パターン、例えば建屋内の階段の平行線
群、廊下と壁との境界、窓等の線形状のパターンを選択
する。この特徴推定パターンは照合手段１１に出力され
る。照合手段１１は特徴推定パターンと前述した観測特
徴パターンとの一致性を比較検討する。この比較検討結
果は視覚制御手段１２に出力される。視覚制御手段１２
は前述した特徴推定パターンと７３１８１１１特徴パタ
ーンとノ比較結果にもとづいてテレビカメラ７の設定方
向に対する移動ずれ量を求め、このずれｔを補正する方
向制御信号をテレビカメラ７の方向変更手段７Ａに出力
するとともに、誘導制御手段１：′３にも出力する。こ
れにより、テレビカメラ７の方向変更手段７Ａはテレビ
カメラ７を所定の経路に沿ってその方向を制御する。一
方、前述のように方向制御信号を人力した誘導制御手段
１３は、テレビカメラ７の移動方向に対して前述した表
１に示す脚歩幅の制御を行う。
これにより、移動体を目標方向に安定に歩行させること
ができる。
ができる。
本発明によれば、特徴推定パターンとｆｆｌ ？ｌｌｌ
＋特徴パターンとのずれ情報を用いて歩行型移動体を歩
行制御し得るので、歩行型移動体特有の姿勢の大幅な変
化に対しても、移動体を目標方向に向って迅速に歩行？
Ａ導させることができる。
＋特徴パターンとのずれ情報を用いて歩行型移動体を歩
行制御し得るので、歩行型移動体特有の姿勢の大幅な変
化に対しても、移動体を目標方向に向って迅速に歩行？
Ａ導させることができる。
図面は本発明の誘導装置の一実施例の構成を示す図であ
る。 １・・・移動体、２・・・本体、３，４・・・脚腰構、
３Ｅ。 ４Ｅ、３Ｆ、４Ｆ・・・アクチュエータ、５・・・検出
器、６・・・ジャイロスコープ、７・・・テレビカメラ
、７Ａ・・・テレビカメラ方向変更手段、８・・・移動
***置検出手段、９・・・記憶手段、１０・・・画像処
理手段、１１・・・照合手段、１２・・・腕立制御手段
、１３・・・誘導制御手段。 特許出願人 工業技術院長 飯塚 十三１９．移動外 ｔ・−じ等Ａロスコ−７゜
る。 １・・・移動体、２・・・本体、３，４・・・脚腰構、
３Ｅ。 ４Ｅ、３Ｆ、４Ｆ・・・アクチュエータ、５・・・検出
器、６・・・ジャイロスコープ、７・・・テレビカメラ
、７Ａ・・・テレビカメラ方向変更手段、８・・・移動
***置検出手段、９・・・記憶手段、１０・・・画像処
理手段、１１・・・照合手段、１２・・・腕立制御手段
、１３・・・誘導制御手段。 特許出願人 工業技術院長 飯塚 十三１９．移動外 ｔ・−じ等Ａロスコ−７゜
Claims (1)
- １、脚歩行型の移動体を所定の経路に沿つて誘導する装
置において、前記移動体の周囲の実環境を観測する視覚
手段と、前記移動体の経路移動を検出する経路移動検出
手段と、前記移動体の位置情報に関連する予測パターン
を記憶する予測パターン記憶手段と、前記視覚手段から
の実画像から観測特徴パターンを抽出する画像処理手段
と、前記経路移動検出手段によつて記憶装置から得られ
る予測パターンと画像処理手段からの観測特徴パターン
とを比較してずれを補正するように、前記視覚手段の方
向を制御する視覚制御手段と、前記視覚制御手段からの
視覚手段の方向制御信号にもとづいて移動体の歩幅を制
御する信号を移動体に出力する誘導制御手段とを備えた
ことを特徴とする誘導装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63143631A JPH023582A (ja) | 1988-06-13 | 1988-06-13 | 脚歩行型移動体の誘導装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63143631A JPH023582A (ja) | 1988-06-13 | 1988-06-13 | 脚歩行型移動体の誘導装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH023582A true JPH023582A (ja) | 1990-01-09 |
Family
ID=15343248
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63143631A Pending JPH023582A (ja) | 1988-06-13 | 1988-06-13 | 脚歩行型移動体の誘導装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH023582A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109048961A (zh) * | 2018-09-19 | 2018-12-21 | 哈尔滨工业大学 | 能摆荡抓握远距离桁架杆的攀爬桁架机器人及其控制方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5227197A (en) * | 1975-08-28 | 1977-03-01 | Nippon Hakuyo Kiki Kaihatsu Kyokai | Device for automatically operating underwater walking machine |
| JPS60217413A (ja) * | 1984-04-13 | 1985-10-31 | Hitachi Ltd | 誘導装置 |
| JPS6297005A (ja) * | 1985-10-23 | 1987-05-06 | Hitachi Ltd | 多関節ロボツトの制御装置 |
| JPS63134912A (ja) * | 1986-11-27 | 1988-06-07 | Shinko Electric Co Ltd | 移動ロボツトにおける位置検出方法 |
-
1988
- 1988-06-13 JP JP63143631A patent/JPH023582A/ja active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5227197A (en) * | 1975-08-28 | 1977-03-01 | Nippon Hakuyo Kiki Kaihatsu Kyokai | Device for automatically operating underwater walking machine |
| JPS60217413A (ja) * | 1984-04-13 | 1985-10-31 | Hitachi Ltd | 誘導装置 |
| JPS6297005A (ja) * | 1985-10-23 | 1987-05-06 | Hitachi Ltd | 多関節ロボツトの制御装置 |
| JPS63134912A (ja) * | 1986-11-27 | 1988-06-07 | Shinko Electric Co Ltd | 移動ロボツトにおける位置検出方法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109048961A (zh) * | 2018-09-19 | 2018-12-21 | 哈尔滨工业大学 | 能摆荡抓握远距离桁架杆的攀爬桁架机器人及其控制方法 |
| CN109048961B (zh) * | 2018-09-19 | 2021-10-01 | 哈尔滨工业大学 | 能摆荡抓握远距离桁架杆的攀爬桁架机器人及其控制方法 |
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