JPH10230485A - Posture control device for leg type mobile robot - Google Patents
Posture control device for leg type mobile robotInfo
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Landscapes
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、脚式移動ロボッ
トの姿勢制御装置に関し、より詳しくは脚式移動ロボッ
ト、特に２足歩行の脚式移動ロボットにおいて予期せぬ
対象物反力を受けても動的バランスをとって姿勢の安定
性を保つことができるようにしたものに関し、特に腕を
備える脚式移動ロボットの腕と脚の脚腕協調制御として
の応用が有効である。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a posture control device for a legged mobile robot, and more particularly, to a legged mobile robot, particularly a bipedal legged mobile robot that receives an unexpected object reaction force. In the case of a robot capable of maintaining a stable posture by taking a dynamic balance, it is particularly effective to apply it to leg-arm cooperative control of an arm and a leg of a legged mobile robot having an arm.
【０００２】尚、この明細書で『対象物反力』は作業対
象を含む環境から受ける外力で、ロボットに接地面から
作用する床反力を除いたものを指称する意味で使用す
る。[0002] In this specification, "object reaction force" is an external force received from an environment including a work object, and is used to mean a thing excluding a floor reaction force acting on a robot from a ground contact surface.
【０００３】[0003]
【従来の技術】脚式移動ロボット、特に２足歩行の脚式
移動ロボットで腕を備えたものとしては、「上体運動に
より３軸モーメントを補償する２足歩行ロボットの開
発」（日本ロボット学会誌１１巻第４号、１９９３年５
月）が知られている。このロボットは単純化された腕と
しての振り子を備え、これを振ることによって発生する
重力と慣性力も含めて目標歩容を予め設計しておき、そ
れに追従するように歩行制御する。2. Description of the Related Art As a legged mobile robot, in particular, a bipedal legged mobile robot with an arm, "Development of a bipedal walking robot which compensates for a three-axis moment by upper body motion" (The Robotics Society of Japan) Vol. 11, No. 4, May 1993
Month) is known. This robot has a pendulum as a simplified arm, and a target gait is designed in advance including the gravitational force and inertial force generated by swinging the pendulum, and walking control is performed so as to follow the target gait.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来技術においては腕は対象物反力を受けないことが前提
となっている。従って、そこで提案されている制御を歩
行だけではなく、作業にも適用したとき、作業対象から
予期せぬ反作用を受けると動バランスを崩し、姿勢が不
安定になったり、最悪の場合には転倒する恐れがあっ
た。However, in this prior art, it is assumed that the arm does not receive the reaction force of the object. Therefore, when the proposed control is applied not only to walking, but also to work, when an unexpected reaction is received from the work object, the dynamic balance is lost, and the posture becomes unstable, and in the worst case, There was a fear of doing.
【０００５】また、本出願人も特開平７−２０５０６９
号公報で同種の脚式移動ロボットを提案しており、そこ
においては歩行時に摩擦力が低下したとき腕を振らせて
安定な姿勢を回復するようにしている。[0005] The present applicant also discloses Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-205069.
In Japanese Patent Laid-Open Publication No. H10-210, a similar type of legged mobile robot is proposed, in which a stable posture is restored by shaking the arm when frictional force decreases during walking.
【０００６】しかしながら、本出願人が提案した脚式移
動ロボットにおいては、脚と腕が協調せずに独立して別
々に制御されているため、腕を駆動すると、腕が発生す
る重力と慣性力、および作業対象からの反作用によって
ロボット全体の動バランスが崩れ、却ってロボットの姿
勢が不安定になる場合があった。However, in the legged mobile robot proposed by the present applicant, since the legs and the arms are controlled independently without coordination, when the arms are driven, the gravitational force generated by the arms and the inertial force are generated. And the reaction from the work object, the dynamic balance of the entire robot is lost, and the posture of the robot may become unstable.
【０００７】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、脚式移動ロボットが予期できな
い対象物反力を受けても、動バランスをとって安定な姿
勢を継続できるようにした脚式移動ロボットの姿勢制御
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 inconvenience, and it is possible to maintain a dynamic balance and maintain a stable posture even when a legged mobile robot receives an unexpected reaction force of an object. An object of the present invention is to provide a posture control device for a legged mobile robot.
【０００８】この発明の第２の目的は、対象物反力が急
変するときも、それに静的にバランスする位置にロボッ
トの重心を移動させることにより、傾きや転倒を効果的
に抑制するようにした脚式移動ロボットの姿勢制御装置
を提供することにある。[0008] A second object of the present invention is to prevent the inclination and tipping over effectively by moving the center of gravity of the robot to a position that statically balances even when the reaction force of the object changes suddenly. To provide a posture control device for a legged mobile robot.
【０００９】この発明の第３の目的は、上記した対象物
反力を受けたとき、ロボットの重心が移動する過渡期に
おいても、重心位置や床反力を適正に変化させて動バラ
ンスを維持し続けられるようにした脚式移動ロボットの
姿勢制御装置を提供することにある。A third object of the present invention is to maintain the dynamic balance by appropriately changing the position of the center of gravity and the floor reaction force even in the transitional period when the center of gravity of the robot moves when receiving the above-mentioned object reaction force. It is an object of the present invention to provide a posture control device of a legged mobile robot which can continue to move.
【００１０】この発明の第４の目的は、脚式移動ロボッ
トで腕を備えるものにおいて、予め想定していなかった
動作パターンで腕を動かして作業をするときに腕に発生
する重力、慣性力だけでなく、作業対象から予期せぬ反
作用を受けても、動バランスをとって安定な姿勢を継続
できるようにした脚式移動ロボットの姿勢制御装置を提
供することにある。[0010] A fourth object of the present invention is to provide a legged mobile robot having an arm in which only the gravitational force and the inertial force generated in the arm when working by moving the arm in an unexpected motion pattern. Another object of the present invention is to provide a posture control device for a legged mobile robot capable of maintaining a stable posture with a dynamic balance even when an unexpected reaction is received from a work target.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１項にあっては、少なくとも基体と、前記
基体に連結される複数本のリンクからなる脚式移動ロボ
ットの姿勢制御装置において、前記ロボットの少なくと
も前記基体の目標軌跡を含む運動パターンと、前記ロボ
ットに作用する床反力の目標軌跡と、前記ロボットに作
用する床反力以外の外力の目標軌跡とを少なくとも含
む、前記ロボットの目標歩容を設定する目標歩容設定手
段、前記床反力以外の外力を検出する外力検出手段、前
記検出された外力と、前記目標軌跡で設定された床反力
以外の外力の偏差を演算する外力偏差演算手段、前記床
反力の摂動と前記ロボットの重心位置および／または基
体の位置の摂動の関係を表現するモデル、少なくとも前
記演算された外力の偏差に基づいて前記モデルに入力す
べきモデル入力量を演算するモデル入力量演算手段、前
記演算されたモデル入力量を前記モデルに入力し、得ら
れる前記重心位置および／または基体の摂動量に応じて
前記基体の目標軌跡を修正する、基体目標軌跡修正量を
演算する基体目標軌跡修正量演算手段、少なくとも前記
演算されたモデル入力量に応じて前記床反力の目標軌跡
を修正する、床反力目標軌跡修正量を演算する床反力目
標軌跡修正量演算手段、および、少なくとも前記演算さ
れた基体目標軌跡修正量および床反力目標軌跡修正量に
基づいて前記ロボットの関節を変位させる関節変位手
段、を備える如く構成した。In order to achieve the above object, according to the present invention, a posture control of a legged mobile robot comprising at least a base and a plurality of links connected to the base. In the apparatus, at least a movement pattern including a target trajectory of the base of the robot, a target trajectory of a floor reaction force acting on the robot, and a target trajectory of an external force other than the floor reaction force acting on the robot, Target gait setting means for setting the desired gait of the robot, external force detecting means for detecting an external force other than the floor reaction force, the detected external force, and the external force other than the floor reaction force set in the target trajectory. An external force deviation calculating means for calculating a deviation, a model expressing a relationship between a perturbation of the floor reaction force and a perturbation of the position of the center of gravity of the robot and / or the position of the base, and at least the calculated external force A model input amount calculating means for calculating a model input amount to be input to the model based on the difference, inputting the calculated model input amount to the model, and responding to the obtained centroid position and / or perturbation amount of the base Substrate target trajectory correction amount calculating means for calculating a substrate target trajectory correction amount, correcting a target trajectory of the floor reaction force at least according to the calculated model input amount, A floor reaction force target trajectory correction amount calculating means for calculating a force target trajectory correction amount; and a joint displacement for displacing a joint of the robot based on at least the calculated base target trajectory correction amount and floor reaction force target trajectory correction amount. Means.
【００１２】ここで『位置』は、重心位置を除き、『位
置および／または姿勢』を含む意味で使用する。尚、
『姿勢』は後述の如く３次元空間における向きを意味す
る。Here, "position" is used to mean "position and / or posture" except for the position of the center of gravity. still,
The “posture” means a direction in a three-dimensional space as described later.
【００１３】ここで、『床反力の目標軌跡』とは、より
具体的には、少なくとも床反力中心点の目標軌跡を含む
意味で使用する。また『前記床反力の目標軌跡を修正す
る』とはより具体的には、床反力中心点まわりのモーメ
ントを修正する意味で使用する。Here, the "target locus of floor reaction force" is used more specifically to mean at least the target locus of the floor reaction force center point. Further, "correcting the target locus of the floor reaction force" is more specifically used to correct the moment around the center point of the floor reaction force.
【００１４】ここで、『外力を検出する』とは、検出の
みならず外乱オブザーバなどを使用して推定することも
含む意味で使用する。Here, "detecting an external force" is used to mean not only detection but also estimation using a disturbance observer or the like.
【００１５】請求項２項にあっては、前記モデル入力量
演算手段は、前記外力に静的に平衡する平衡重心位置の
摂動量を算出する平衡重心位置摂動量算出手段、を備
え、前記算出された平衡重心位置に前記モデルが収束す
るように前記モデル入力量を演算する如く構成した。According to a second aspect of the present invention, the model input amount calculating means includes a balanced center-of-gravity position perturbation amount calculating means for calculating a perturbation amount of a balanced center-of-gravity position statically balanced with the external force. The model input amount is calculated so that the model converges to the calculated balance center of gravity.
【００１６】請求項３項にあっては、前記モデルが前記
ロボットを倒立振子で近似するモデルである如く構成し
た。According to a third aspect of the present invention, the robot is configured to be a model that approximates the robot with an inverted pendulum.
【００１７】請求項４項にあっては、前記平衡重心位置
摂動量算出手段は、前記算出された平衡重心位置の摂動
量を所定の範囲に制限するリミッタ、を備える如く構成
した。According to a fourth aspect of the present invention, the means for calculating the amount of perturbation of the position of the balanced center of gravity includes a limiter for limiting the amount of perturbation of the calculated position of the balanced center of gravity to a predetermined range.
【００１８】請求項５項にあっては、前記床反力目標軌
跡修正量演算手段は、前記演算された床反力目標軌跡修
正量を所定の範囲に制限するリミッタ、を備える如く構
成した。According to a fifth aspect of the present invention, the floor reaction force target trajectory correction amount calculating means includes a limiter for limiting the calculated floor reaction force target trajectory correction amount to a predetermined range.
【００１９】請求項６項にあっては、前記床反力の目標
軌跡は、前記ロボットに作用する床反力の目標中心点の
軌跡を少なくとも含む如く構成した。In another preferred construction, the target locus of the floor reaction force includes at least a locus of a target center point of the floor reaction force acting on the robot.
【００２０】請求項７項にあっては、前記床反力目標軌
跡修正量演算手段は、前記床反力目標軌跡修正量が、前
記モデル入力量から前記外力の偏差を減算した値と、前
記床反力の目標中心点まわりに作用するモーメントに動
力学的に釣り合うように、前記床反力目標軌跡修正量を
演算する如く構成した。The floor reaction force target trajectory correction amount calculating means may calculate the floor reaction force target trajectory correction amount by subtracting a deviation of the external force from the model input amount. The floor reaction force target trajectory correction amount is calculated so as to dynamically balance the moment acting on the floor reaction force around the target center point.
【００２１】請求項８項にあっては、前記床反力以外の
外力が、前記リンクを介して前記ロボットに作用する作
業対象物からの反力である如く構成した。According to another aspect of the present invention, the external force other than the floor reaction force is a reaction force from a work object acting on the robot via the link.
【００２２】請求項９項にあっては、前記ロボットが、
前記基体に連結される２本の脚リンクと２本の腕リンク
からなる脚式移動ロボットである如く構成した。According to a ninth aspect, the robot comprises:
The robot is configured as a legged mobile robot including two leg links and two arm links connected to the base.
【００２３】請求項１０項にあっては、少なくとも基体
と、前記基体に連結される複数本のリンクからなる脚式
移動ロボットの姿勢制御装置において、前記ロボットの
少なくとも前記基体の目標位置を含む運動パターンと、
前記ロボットに作用する床反力の目標中心点の軌跡を少
なくとも含む、前記ロボットの目標歩容を設定する目標
歩容設定手段、前記リンクを介して前記ロボットに作用
する、作業対象物からの反力を検出する対象物反力検出
手段、前記検出された対象物反力を前記目標床反力中心
点まわりのモーメントとして変換する対象物反力モーメ
ント変換手段、前記変換された対象物反力モーメントに
動力学的に釣り合うように、前記目標中心点まわりの床
反力モーメントと前記ロボットの位置および姿勢を修正
するロボット位置・姿勢修正手段、および前記修正され
た目標中心点まわりの床反力モーメントと前記ロボット
の位置・姿勢に基づいて前記ロボットの関節を変位させ
る関節変位手段、を備える如く構成した。According to a tenth aspect of the present invention, in the posture control device for a legged mobile robot comprising at least a base and a plurality of links connected to the base, a motion of the robot including at least a target position of the base. Patterns and
A desired gait setting means for setting a desired gait of the robot, the gait setting means including at least a trajectory of a desired center point of a floor reaction force acting on the robot; Object reaction force detection means for detecting a force, object reaction force moment conversion means for converting the detected object reaction force as a moment about the target floor reaction force center point, and the converted object reaction force moment Robot position / posture correcting means for correcting the floor reaction force moment about the target center point and the position and posture of the robot so as to dynamically balance the floor reaction force moment, and the floor reaction force moment about the corrected target center point. And joint displacement means for displacing a joint of the robot based on the position / posture of the robot.
【００２４】請求項１１項にあっては、少なくとも基体
と、前記基体に連結される複数本のリンクからなる脚式
移動ロボットの姿勢制御装置において、前記ロボットの
少なくとも前記基体の目標位置を含む運動パターンを設
定する目標歩容設定手段、前記リンクを介して前記ロボ
ットに作用する、作業対象物からの反力を検出する対象
物反力検出手段、前記検出された対象物反力を所定の点
まわりのモーメントとして変換する対象物反力モーメン
ト変換手段、前記変換された対象物反力モーメントに動
力学的につりあうように、前記所定の点まわりの床反力
モーメントと前記ロボットの位置および姿勢を修正する
ロボット位置・姿勢修正手段、および前記修正された所
定の点まわりの床反力モーメントと前記ロボットの位置
・姿勢に基づいて前記ロボットの関節を変位させる関節
変位手段、を備える如く構成した。According to an eleventh aspect of the present invention, in the posture control device for a legged mobile robot comprising at least a base and a plurality of links connected to the base, a motion of the robot including at least a target position of the base. Target gait setting means for setting a pattern, object reaction force detection means for acting on the robot via the link, detecting reaction force from the work object, and detecting the detected object reaction force at a predetermined point. An object reaction force moment converting means for converting the object reaction force moment as a surrounding moment, the floor reaction force moment around the predetermined point and the position and posture of the robot so as to dynamically balance the converted object reaction force moment. Robot position / posture correcting means to be corrected, and a floor reaction force moment around the corrected predetermined point and a position / posture of the robot. Joint displacement means for displacing the joint serial robot was composed as comprising a.
【００２５】上記で、『脚式移動ロボット』は腕以外に
対象物反力を受ける脚式移動ロボットを含む。また、
『腕リンク』に関しては、脚リンクであっても、それが
作業対象物に作用するものであれば、腕リンクとみなす
ものとする。例えば、昆虫型の６脚ロボットにおいて、
前の２脚を用いて物を持ち上げる場合には、その脚リン
クは腕リンクとみなすこととする。In the above, the "legged mobile robot" includes a legged mobile robot that receives a reaction force of an object other than the arm. Also,
Regarding the "arm link", even if it is a leg link, it is regarded as an arm link if it acts on the work object. For example, in an insect-type six-legged robot,
When an object is lifted using the previous two legs, the leg link is regarded as an arm link.
【００２６】[0026]
【作用】請求項１項においては、脚式移動ロボットが予
期できない外力、より具体的には作業対象物から反力を
受けても、動バランスをとって安定な姿勢を継続するこ
とができる。更に、予め想定していなかった運動パター
ンでリンク、より具体的には腕を動かして作業をすると
きに腕に発生する重力、慣性力だけでなく、作業対象か
ら予期せぬ反作用を受けても、動バランスをとって安定
な姿勢を継続することができる。According to the first aspect, even when the legged mobile robot receives an unexpected external force, more specifically, a reaction force from the work target, the legged mobile robot can maintain a dynamic balance and maintain a stable posture. Furthermore, not only the link in the movement pattern not assumed in advance, more specifically, the gravity and inertia force generated in the arm when working by moving the arm, as well as unexpected reaction from the work target Therefore, a stable posture can be maintained with a dynamic balance.
【００２７】また、対象物反力が急変するときも、それ
に静的にバランスする位置にロボットの重心を移動させ
ることにより、傾きや転倒を効果的に抑制することがで
きる。また、ロボットの重心が移動する過渡期において
も、重心位置や床反力を適正に変化させて動バランスを
維持し続けることができる。Further, even when the reaction force of the object suddenly changes, by moving the center of gravity of the robot to a position that statically balances the reaction force, it is possible to effectively suppress the inclination and the overturn. Further, even in the transition period in which the center of gravity of the robot moves, the position of the center of gravity and the floor reaction force can be appropriately changed to maintain the dynamic balance.
【００２８】請求項２項ないし８項においても、請求項
１項と同様の作用、効果を有する。[0028] Claims 2 to 8 have the same functions and effects as those of claim 1.
【００２９】請求項９項にあっては、上記した作用、効
果に加えて、脚式移動ロボットで腕を備えるものにおい
ても、予め想定していなかった動作パターンで腕を動か
して作業をするときに腕に発生する重力、慣性力だけで
なく、作業対象から予期せぬ反作用を受けても、動バラ
ンスをとって安定な姿勢を継続することができる。According to the ninth aspect of the present invention, in addition to the above-described functions and effects, even when a legged mobile robot is provided with an arm, the operation can be performed by moving the arm in an operation pattern not assumed in advance. In addition to the gravitational and inertial forces generated in the arm, a dynamic posture can be maintained and a stable posture can be maintained even if an unexpected reaction is received from the work target.
【００３０】請求項１０項ないし１１項においても、請
求項１項と同様の作用、効果を有する。The tenth and eleventh aspects have the same functions and effects as the first aspect.
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照してこの発
明に係る脚式移動ロボットの姿勢制御装置を説明する。
尚、脚式移動ロボットとしては２足歩行ロボットを例に
とる。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a perspective view of a legged mobile robot according to the present invention;
A bipedal walking robot is taken as an example of the legged mobile robot.
【００３１】図１はその脚式移動ロボットの姿勢制御装
置を全体的に示す概略図である。FIG. 1 is a schematic view showing the entire posture control device of the legged mobile robot.
【００３２】図示の如く、２足歩行ロボット１は左右そ
れぞれの脚リンク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）。As shown, the bipedal walking robot 1 has six joints on each of the left and right leg links 2 (for convenience of understanding, each joint is shown by an electric motor that drives it).
【００３３】６個の関節は上から順に、腰部の脚回旋用
の関節１０Ｒ，１０Ｌ（右側をＲ、左側をＬとする。以
下同じ）、腰部のロール軸（Ｙ軸まわり）の関節１２
Ｒ，１２Ｌ、同ピッチ軸（Ｘ軸まわり）の関節１４Ｒ，
１４Ｌ、膝部のロール軸の関節１６Ｒ，１６Ｌ、足部の
ロール方向の関節１８Ｒ，１８Ｌ、および同ピッチ軸の
関節２０Ｒ，２０Ｌから構成される。足部には足平２２
Ｒ，２２Ｌが取着される。The six joints are, in order from the top, joints 10R and 10L for turning the legs of the waist (right side is R, left side is L. The same applies hereinafter), and a joint 12 of the waist roll axis (around the Y axis).
R, 12L, joint 14R of the same pitch axis (around the X axis)
14L, the knee roll axis joints 16R and 16L, the foot roll direction joints 18R and 18L, and the pitch axis joints 20R and 20L. Foot 22 on the foot
R, 22L are attached.
【００３４】上記において股関節（あるいは腰関節）は
関節１０Ｒ（Ｌ），１２Ｒ（Ｌ），１４Ｒ（Ｌ）から、
足関節は関節１８Ｒ（Ｌ），２０Ｒ（Ｌ）から構成され
る。また股関節と膝関節とは大腿リンク２４Ｒ，２４
Ｌ、膝関節と足関節とは下腿リンク２６Ｒ，２６Ｌで連
結される。In the above description, the hip joint (or waist joint) is derived from the joints 10R (L), 12R (L) and 14R (L).
The ankle joint is composed of joints 18R (L) and 20R (L). Also, the hip joint and the knee joint are thigh links 24R, 24.
L, the knee joint and the ankle joint are connected by lower leg links 26R, 26L.
【００３５】更に、腰部の上位には上体（あるいは基
体。リンクで示す）２８が設けられると共に、その上端
には左右それぞれの７個の関節からなる腕リンク３を備
える（同様に、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）。Further, an upper body (or a base, which is indicated by a link) 28 is provided above the waist, and an arm link 3 comprising seven joints on the left and right sides is provided at the upper end thereof. For convenience, each joint is indicated by an electric motor that drives it).
【００３６】７個の関節は上から順に、肩部のロール軸
の関節３０Ｒ，３０Ｌ、同ピッチ軸の関節３２Ｒ，３２
Ｌ、腕の回旋用の関節３４Ｒ，３４Ｌ、肘部のロール軸
の関節３６Ｒ，３６Ｌ、手首回旋用の関節３８Ｒ，３８
Ｌ、同ロール軸の関節４０Ｒ，４０Ｌ、および同ピッチ
軸の関節４２Ｒ，４２Ｌから構成される。手首の先には
ハンド（エンドエフェクタ）４４Ｒ，４４Ｌが取着され
る。The seven joints are, in order from the top, joints 30R and 30L of the roll axis of the shoulder and joints 32R and 32R of the same pitch axis.
L, arm rotation joints 34R, 34L, elbow roll axis joints 36R, 36L, wrist rotation joints 38R, 38
L, the joints 40R and 40L having the same roll axis, and the joints 42R and 42L having the same pitch axis. Hands (end effectors) 44R and 44L are attached to the end of the wrist.
【００３７】上記において肩関節は関節３０Ｒ（Ｌ），
３２Ｒ（Ｌ），３４Ｒ（Ｌ）から、手首関節は関節３８
Ｒ（Ｌ），４０Ｒ（Ｌ），４２Ｒ（Ｌ）から構成され
る。また肩関節と肘関節とは上腕リンク４６Ｒ，４６
Ｌ、肘関節と手首関節とは下腕リンク４８Ｒ，４８Ｌで
連結される。In the above, the shoulder joint is joint 30R (L),
From 32R (L) and 34R (L), the wrist joint is the joint 38
R (L), 40R (L) and 42R (L). The shoulder joint and the elbow joint are connected to the upper arm links 46R and 46R.
L, the elbow joint and the wrist joint are connected by lower arm links 48R and 48L.
【００３８】尚、上体（基体）２８の内部には、図２に
関して後述するマイクロコンピュータからなる制御ユニ
ット５０などが格納される。A control unit 50 including a microcomputer, which will be described later with reference to FIG. 2, is stored inside the body (base) 28.
【００３９】上記の構成により、脚リンク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個の関節を適宜な角度で駆動するこ
とで、足全体に所望の動きを与えることができ、任意に
３次元空間を歩行させることができる（この明細書で
「＊」は乗算を示す）。尚、前記の如く、ロボットの進
行方向（ピッチ軸）をＸ軸、左右方向（ロール軸）をＹ
軸、鉛直方向（重力軸）をＺ軸とする。With the above configuration, 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 at an appropriate angle during walking, the entire leg Can be given a desired movement, and the user can arbitrarily walk in a three-dimensional space ("*" indicates multiplication in this specification). As described above, the traveling direction (pitch axis) of the robot is the X axis, and the horizontal direction (roll axis) is the Y axis.
The axis and the vertical direction (gravity axis) are the Z axis.
【００４０】また、腕リンク３は左右の腕についてそれ
ぞれ７つの自由度を与えられ、これらの７＊２＝１４個
の関節を適宜な角度で駆動することで、後述する台車を
押すなどの所望の作業を行うことができる。The arm link 3 is provided with seven degrees of freedom for each of the left and right arms, and by driving these 7 * 2 = 14 joints at an appropriate angle, it is possible to push a bogie described later. Work can be done.
【００４１】図１に示す如く、足関節の下方の足平２２
Ｒ（Ｌ）には公知の６軸力センサ５６が取着され、ロボ
ットに作用する外力の内、接地面からロボットに作用す
る床反力の３方向成分Ｆｘ，Ｆｙ，Ｆｚとモーメントの
３方向成分Ｍｘ，Ｍｙ，Ｍｚとを検出する。As shown in FIG. 1, the foot 22 below the ankle joint
A known six-axis force sensor 56 is attached to R (L), and three directions Fx, Fy, Fz of the floor reaction force acting on the robot from the ground contact surface and three directions of the moment out of the external forces acting on the robot. The components Mx, My, and Mz are detected.
【００４２】更に、手首関節とハンド４４Ｒ（Ｌ）の間
には同種の６軸力センサ５８が取着され、ロボットに作
用するそれ以外の外力、特に作業対象物から受ける前記
した対象物反力の３方向成分Ｆｘ，Ｆｙ，Ｆｚとモーメ
ントの３方向成分Ｍｘ，Ｍｙ，Ｍｚとを検出する。Further, a similar type of 6-axis force sensor 58 is attached between the wrist joint and the hand 44R (L), and other external forces acting on the robot, in particular, the above-mentioned object reaction force received from the work object , And the three-way components Mx, My, and Mz of the moment are detected.
【００４３】また、上体２８には傾斜センサ６０が設置
され、Ｚ軸（鉛直軸（重力軸））に対する傾きとその角
速度を検出する。また各関節の電動モータはその出力を
減速・増力する減速機（図示せず）を介して前記したリ
ンク２４，２６Ｒ（Ｌ）などを相対変位させると共に、
その回転量を検出するロータリエンコーダが設けられて
変位検出器付の脚アクチュエータあるいは腕アクチュエ
ータとして構成される。これら６軸力センサ５６などの
出力は制御ユニット５０に送られる（図示の便宜のため
ロボット１の右側についてのみ図示する）。An inclination sensor 60 is provided on the body 28 to detect the inclination with respect to the Z axis (vertical axis (gravity axis)) and its angular velocity. The electric motor of each joint relatively displaces the links 24, 26R (L) and the like via a speed reducer (not shown) that reduces and increases the output thereof.
A rotary encoder for detecting the amount of rotation is provided and configured as a leg actuator or arm actuator with a displacement detector. The outputs of the six-axis force sensor 56 and the like are sent to the control unit 50 (only the right side of the robot 1 is shown for convenience of illustration).
【００４４】図２は制御ユニット５０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６０などの出力はＡ／Ｄ変
換器７０でデジタル値に変換され、その出力はバス７２
を介してＲＡＭ７４に送られる。また各アクチュエータ
において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７６を介してＲＡＭ７４内に入力され
る。FIG. 2 is a block diagram showing details of the control unit 50, which is constituted by a microcomputer. The output of the tilt sensor 60 and the like is converted into a digital value by the A / D converter 70, and the output
Via the RAM 74. In each actuator, the output of an encoder arranged adjacent to the electric motor is input to the RAM 74 via the counter 76.
【００４５】制御ユニット内にはＣＰＵからなる演算装
置８０が設けられており、演算装置８０は後述の如く、
ＲＯＭ８４に格納されている歩容に基づいてロボットが
安定な姿勢を継続することができるように、関節角変位
指令（アクチュエータ変位指令）を算出し、ＲＡＭ７４
に送出する。An arithmetic unit 80 including a CPU is provided in the control unit.
Based on the gaits stored in the ROM 84, a joint angle displacement command (actuator displacement command) is calculated so that the robot can maintain a stable posture, and the RAM 74
To send to.
【００４６】また演算装置８０はＲＡＭ７４からその指
令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（操作量）を算出してＤ／Ａ変換器８６と各
関節に設けられたアクチュエータ駆動装置（アンプ）８
８を介して各関節を駆動する脚アクチュエータと腕アク
チュエータの電動モータに出力する。The arithmetic unit 80 reads the command and the detected actual value from the RAM 74, calculates a control value (operation amount) necessary for driving each joint, and provides the D / A converter 86 and each joint. Actuator drive (amplifier) 8
Output to the electric motors of the leg actuators and arm actuators that drive each joint via 8.
【００４７】図３は、この発明に係る脚式移動ロボット
の姿勢制御装置（主として前記した演算装置８０に相
当）の構成および動作を機能的に示すブロック図であ
る。FIG. 3 is a block diagram functionally showing the configuration and operation of a posture control device (mainly corresponding to the arithmetic device 80) of the legged mobile robot according to the present invention.
【００４８】この装置は脚および腕の動作を統合的に制
御する装置であり、各アクチュエータ駆動装置８８に対
する変位指令を出力する。図示の如く、この装置は、目
標作業パターン生成器、対象物反力平衡制御装置、脚メ
イン制御装置、および腕メイン制御装置から構成され
る。This device is a device for integrally controlling the movements of the legs and arms, and outputs a displacement command to each actuator driving device 88. As shown in the figure, this device includes a target work pattern generator, an object reaction force balance control device, a leg main control device, and an arm main control device.
【００４９】以下に、理解の便宜のため、図４に示すロ
ボット作業状況を例に挙げて、この装置の各構成要素の
処理内容を説明する。図４では、ロボット１が台車１０
０を押しているとき、台車から受ける実対象物反力の絶
対値が目標作業パターンにおいて想定していた目標対象
物反力よりも突然小さくなってしまったため、このずれ
によってロボット１はバランスを崩し、前に傾きかけて
いる状況とする。この実施の形態に係る装置は、このよ
うな状況においても常に動バランスを維持するように制
御するものである。Hereinafter, for convenience of understanding, the processing contents of each component of the apparatus will be described with reference to an example of a robot working situation shown in FIG. In FIG. 4, the robot 1 has a cart 10
When 0 is pressed, the absolute value of the actual object reaction force received from the bogie suddenly becomes smaller than the target object reaction force assumed in the target work pattern, so that the robot 1 loses balance due to this deviation, Suppose you are leaning forward. The device according to the present embodiment controls to always maintain the dynamic balance even in such a situation.
【００５０】目標作業パターン生成器は、ある想定条件
下において動力学的平衡条件を満足する目標作業パター
ンを生成する。目標作業パターンは、複数の変数の時間
変化パターンによって表現される。この変数は、運動を
表現する変数と環境から受ける反力を表現する変数から
構成される。The target work pattern generator generates a target work pattern that satisfies the dynamic equilibrium condition under certain assumed conditions. The target work pattern is expressed by a time change pattern of a plurality of variables. This variable is composed of a variable expressing the movement and a variable expressing the reaction force received from the environment.
【００５１】ここで、運動を表現する変数は、これによ
って各瞬間における姿勢が一義的に決定できる変数の組
である。具体的には、目標足平位置・姿勢、目標上***
置・姿勢、目標ハンド位置・姿勢から構成される。Here, the variables expressing the motion are a set of variables from which the posture at each moment can be uniquely determined. Specifically, it is composed of a desired foot position / posture, a desired body position / posture, and a target hand position / posture.
【００５２】また、環境から受ける反力を表現する変数
は、目標全床反力中心点（位置）（目標ＺＭＰ（位
置））、目標全床反力および目標対象物反力から構成さ
れる。The variables expressing the reaction force received from the environment include a desired total floor reaction force center point (position) (target ZMP (position)), a desired total floor reaction force, and a target object reaction force.
【００５３】これら各変数は、支持脚座標系で表され
る。支持脚座標系は、支持脚足首（関節１８，２０Ｒ
（Ｌ）の交点）から足平２２Ｒ（Ｌ）への垂直投影点を
原点とする座標系であり、図５および図６に示すよう
に、支持脚が接触している床に固定された座標系であ
り、支持脚足平の前向きをＸ軸の向き、左向きをＹ軸の
向き、鉛直方向上向きをＺ軸向きとする座標系である。Each of these variables is represented by a supporting leg coordinate system. The supporting leg coordinate system is based on the supporting leg ankle (joint 18, 20R).
This is a coordinate system whose origin is the vertical projection point from the (intersection of (L)) to the foot 22R (L), and as shown in FIGS. 5 and 6, coordinates fixed to the floor with which the support legs are in contact. This is a coordinate system in which the forward direction of the support leg foot is the X-axis direction, the left direction is the Y-axis direction, and the vertically upward direction is the Z-axis direction.
【００５４】以下に、これら各変数について詳細を説明
する。The details of each of these variables will be described below.
【００５５】前記の如く、ロボットが環境から受ける外
力の内で、各足平床反力を除いた外力を対象物反力と呼
ぶとき、目標対象物反力はその目標値である。図４の例
ではハンド４４Ｒ（Ｌ）が対象物１００から受ける反力
のことである。As described above, when the external force excluding each foot floor reaction force among the external forces that the robot receives from the environment is called an object reaction force, the target object reaction force is the target value. In the example of FIG. 4, the reaction force is received by the hand 44R (L) from the target object 100.
【００５６】目標作業パターン生成器が出力する目標対
象物反力は、後述する目標全床反力中心点まわりに作用
する力とモーメントによって表現される。ちなみに、姿
勢安定化にとって重要なのは、このうちのモーメント成
分である。The target object reaction force output by the target work pattern generator is expressed by a force and a moment acting around a target total floor reaction force center point described later. Incidentally, what is important for the posture stabilization is the moment component among them.
【００５７】目標全床反力と目標全床反力中心点（位
置）について説明すると、作業中において各足平が床か
ら受けるべき目標床反力の合力を、広義の目標全床反力
と呼ぶ。広義の目標全床反力は、目標全床反力中心点と
その点における力とモーメントで表現される。目標全床
反力中心点は、目標全床反力をその点を作用点とする力
とモーメントで表現したとき、Ｘ軸まわりモーメント成
分とＹ軸まわりモーメント成分が０になる床面上の点で
ある。The target total floor reaction force and the target total floor reaction force center point (position) will be described. The total force of the target floor reaction force that each foot should receive from the floor during the work is defined as the target total floor reaction force in a broad sense. Call. The target total floor reaction force in a broad sense is expressed by the target total floor reaction force center point and the force and moment at that point. The desired total floor reaction force center point is the point on the floor where the moment component around the X axis and the moment component around the Y axis become zero when the desired total floor reaction force is expressed as a force and moment with that point as the point of action. It is.
【００５８】狭義の目標全床反力は、広義の目標全床反
力を、目標全床反力中心点を作用点として、力とモーメ
ントで表現した場合の力とモーメントを意味する。目標
作業パターン生成器が出力する目標全床反力は、狭義の
目標全床反力である。The target total floor reaction force in a narrow sense means a force and a moment when the target total floor reaction force in a broad sense is expressed by a force and a moment with the target total floor reaction force central point as an action point. The target total floor reaction force output by the target work pattern generator is a target total floor reaction force in a narrow sense.
【００５９】以降は特に説明がない限り、目標全床反力
は、狭義の目標全床反力を指す。尚、平坦な床面を歩行
する場合には、目標全床反力の作用点は、通常、その床
面上に設定される。Hereinafter, unless otherwise specified, the target total floor reaction force refers to a target total floor reaction force in a narrow sense. When walking on a flat floor, the point of action of the target total floor reaction force is usually set on the floor.
【００６０】歩行制御の分野において従来から公知であ
るＺＭＰの概念も、概念を次のように拡張する。即ち、
ロボットの運動によって生じる慣性力と重力と対象物反
力の合力が、その点を作用点とする力とモーメントで表
現されたとき、Ｘ軸まわりモーメント成分とＹ軸まわり
モーメント成分が０になる床面上の点を、ＺＭＰと呼
ぶ。ロボットが目標の運動を行う時のＺＭＰを目標ＺＭ
Ｐ（位置）と呼ぶ。The concept of ZMP, which is conventionally known in the field of walking control, extends the concept as follows. That is,
The floor where the X-axis and Y-axis moment components become zero when the resultant force of the inertial force, gravity, and the object reaction force generated by the motion of the robot is represented by the force and moment with the point of action as the point of action. Points on the surface are called ZMP. The target ZM is the ZMP when the robot performs the target movement.
Called P (position).
【００６１】目標作業パターンが動力学的平衡条件を満
足すると言うことは、目標作業パターンによって生じる
上記の慣性力と重力と対象物反力の合力と目標全床反力
が、打ち消し合って０になることである。従って、動力
学的平衡条件を満足するためには、目標全床反力中心点
と目標ＺＭＰが一致しなければならない。The fact that the target work pattern satisfies the dynamic equilibrium condition means that the above-mentioned inertial force, gravity, object reaction force resulting from the target work pattern, and the target total floor reaction force cancel each other to zero. It is becoming. Therefore, in order to satisfy the dynamic equilibrium condition, the desired total floor reaction force center point must coincide with the desired ZMP.
【００６２】目標作業パターン生成器では、動力学的平
衡条件を満足する目標作業パターンを生成する。従っ
て、目標作業パターン生成器が生成する目標全床反力中
心点（位置）は目標ＺＭＰ（位置）に一致する。The target work pattern generator generates a target work pattern that satisfies the dynamic equilibrium condition. Therefore, the target total floor reaction force center point (position) generated by the target work pattern generator matches the target ZMP (position).
【００６３】目標足平位置・姿勢、目標上***置・姿
勢、目標ハンド位置・姿勢は、前記した支持脚座標系で
表現されたそれぞれの部位の位置と姿勢を表す。具体的
にはこの明細書で、上体２８の位置およびその速度は、
上体２８の重心位置などの代表点およびその（変位）速
度を意味する。更に、上体あるいは足平の姿勢は、Ｘ，
Ｙ，Ｚ空間における『向き』を意味する。The desired foot position / posture, target body position / posture, and target hand position / posture represent the position and posture of each part expressed in the above-described support leg coordinate system. Specifically, in this specification, the position of the upper body 28 and its speed are
It means a representative point such as the position of the center of gravity of the body 28 and its (displacement) speed. Furthermore, the posture of the upper body or foot is X,
It means “direction” in the Y, Z space.
【００６４】対象物反力平衡制御装置およびその制御は
この実施の形態の制御の中心をなすもので、対象物反力
平衡制御装置は姿勢バランスをとるために動力学的平衡
条件を考慮しながら制御を行う。そこで、対象物反力平
衡制御装置の概要を説明する前に、動力学的平衡条件に
ついて以下に説明する。The object reaction force balance control device and its control are the center of the control of this embodiment. The object reaction force balance control device takes into account the dynamic balance condition in order to balance the posture. Perform control. Therefore, before describing the outline of the object reaction force balance control device, the dynamic balance conditions will be described below.
【００６５】実際のロボットの姿勢傾きの挙動を決定す
る最も大きな要因は、目標全床反力中心点（即ち、目標
ＺＭＰ）まわりでの実際の力のモーメントのバランスで
ある。The most important factor that determines the behavior of the posture and inclination of the actual robot is the balance of the moment of the actual force around the desired total floor reaction force central point (ie, the desired ZMP).
【００６６】目標全床反力中心点まわりに作用する力の
モーメントを以下に列挙する。 １）慣性力モーメント ２）重力モーメント ３）全床反力モーメント ４）対象物反力モーメントThe moments of the forces acting around the desired total floor reaction force center point are listed below. 1) Moment of inertia 2) Gravity moment 3) Total floor reaction force moment 4) Object reaction force moment
【００６７】以上のモーメントは先にも説明したが、改
めて以下に定義する。The above moment has been described above, but is defined again below.
【００６８】慣性力モーメントは、目標全床反力中心点
まわりのロボットの角運動量の変化によって生じるモー
メントである。この値はオイラー方程式によって求めら
れ、具体的には目標全床反力中心点まわりのロボットの
角運動量の１階微分値の符号を反転させたものである。The moment of inertial force is a moment generated by a change in the angular momentum of the robot around the desired total floor reaction force center point. This value is obtained by the Euler equation, and specifically, the sign of the first order differential value of the angular momentum of the robot around the desired total floor reaction force center point is inverted.
【００６９】目標作業パターンの慣性力モーメントを、
目標慣性力モーメントと呼ぶ。実際のロボットが作業し
ているときの慣性力モーメントを実慣性力モーメントと
呼ぶ。The moment of inertia of the target work pattern is
It is called the target moment of inertia force. The moment of inertia when the actual robot is working is called the actual moment of inertia.
【００７０】重力モーメントは、ロボットの重心に作用
する重力が目標全床反力中心点まわりに作用するモーメ
ントである。The gravity moment is a moment at which the gravity acting on the center of gravity of the robot acts around the desired total floor reaction force center point.
【００７１】各足平に作用する床反力の合力を、全床反
力と呼ぶ。全床反力モーメントは、全床反力が目標全床
反力中心点まわりに作用するモーメントである。The resultant force of the floor reaction forces acting on each foot is called the total floor reaction force. The total floor reaction force moment is a moment at which the total floor reaction force acts around the target total floor reaction force center point.
【００７２】作業対象物から受ける反力を、対象物反力
と呼ぶ。対象物反力モーメントは、作業対象物反力が目
標全床反力中心点まわりに作用するモーメントである。The reaction force received from the work object is called the object reaction force. The object reaction force moment is a moment at which the work object reaction force acts around the desired total floor reaction force center point.
【００７３】さて、理想的な脚メイン制御装置によっ
て、ロボット１が目標作業パターンの運動パターンに忠
実に追従していたと仮定する。このときには実慣性力モ
ーメントは目標慣性力モーメントに一致し、実重力モー
メントは目標重力モーメントに一致する。Now, it is assumed that the robot 1 has faithfully followed the movement pattern of the target work pattern by the ideal leg main control device. At this time, the actual moment of inertia coincides with the target moment of inertia, and the actual moment of gravity coincides with the target moment of gravity.
【００７４】一方、動力学の法則（オイラー方程式）に
より、必ず実慣性力モーメントと実重力モーメントと実
全床反力モーメントと実対象物反力モーメントの和は、
０である。On the other hand, according to the law of dynamics (Euler equation), the sum of the actual moment of inertia, the actual gravity moment, the actual total floor reaction force moment, and the actual object reaction force moment is always
0.
【００７５】故に、ロボット１が忠実に目標作業パター
ンの運動パターン通りに動くためには、目標慣性力モー
メントと目標重力モーメントと実全床反力モーメントと
実対象物反力モーメントの和が０でなければならない。
これを条件１とする。Therefore, in order for the robot 1 to move faithfully according to the motion pattern of the target work pattern, the sum of the target moment of inertia, the target gravity moment, the actual total floor reaction force, and the actual object reaction force is zero. There must be.
This is condition 1.
【００７６】ところが、実際には、実対象物反力モーメ
ントが目標対象物反力モーメントと一致せず差が生じ
る。例えば、図４に関して述べたように、台車を押す作
業を行っているときに台車（すなわち目標対象物）の実
際のころがり摩擦力の絶対値が想定していた値よりも突
然小さくなってしまった状況である。However, actually, the actual object reaction force moment does not match the target object reaction force moment, and a difference occurs. For example, as described with reference to FIG. 4, the absolute value of the actual rolling friction force of the bogie (that is, the target object) suddenly becomes smaller than the expected value while performing the work of pushing the bogie. The situation.
【００７７】この図の状況では、実対象物反力が目標全
床反力中心点のＹ軸まわりに作用するモーメントは、目
標対象物反力が目標全床反力中心点のＹ軸まわりに作用
するモーメントよりも正の向きに大きくなって条件１を
満たさなくなり、ロボット１は前傾する。尚、モーメン
トの向きは、座標軸の正方向に向いてロボット１を時計
まわりに回転させるモーメントを正とする。In the situation shown in this figure, the moment at which the actual object reaction force acts around the Y-axis of the target total floor reaction force center point is expressed by the following equation. The acting moment becomes larger in the positive direction and does not satisfy the condition 1, and the robot 1 leans forward. The direction of the moment is positive when the moment rotates the robot 1 clockwise in the positive direction of the coordinate axes.
【００７８】このような状況においても条件１を満足さ
せるためには、次の２通りの手法が考えられる。In order to satisfy Condition 1 even in such a situation, the following two methods can be considered.
【００７９】手法１）上記偏差を打ち消すように、実全
床反力モーメントを変える。具体的には、目標全床反力
中心点まわりに負の床反力モーメントを発生するように
脚メイン制御装置に指令し、脚メイン制御装置におい
て、この指令を受けて、足平２２Ｒ（Ｌ）のつまさきを
下げ、実全床反力モーメントを負の向きに増加させる。
即ち、足で踏ん張るような姿勢をとらせる。Method 1) The actual total floor reaction force moment is changed so as to cancel the above deviation. Specifically, a command is issued to the leg main controller to generate a negative floor reaction force moment about the desired total floor reaction force center point. ) Is lowered to increase the actual total floor reaction force moment in the negative direction.
That is, the user is caused to take a posture in which the foot is stepped on.
【００８０】手法２）上記偏差を打ち消すように、目標
作業パターンの運動パターンを修正することにより、目
標慣性力モーメントと目標重力モーメントを修正する。
具体的には、目標上***置および／または姿勢を修正す
ることによって、目標慣性力モーメントと目標重力モー
メントを修正する。即ち、上体を前に移動させる。Method 2) The target moment of inertia and the target moment of gravity are corrected by correcting the motion pattern of the target work pattern so as to cancel the deviation.
Specifically, the desired moment of inertia and the desired moment of gravity are corrected by correcting the desired body position and / or posture. That is, the upper body is moved forward.
【００８１】この実施の形態に係る装置では両方の手法
を同時に行い、短期的には手法１を主に使うことによっ
て速い変化に対応し、長期的には手法２を主に使うこと
によって実全床反力モーメントを元の目標全床反力モー
メントに収束させながら、常に動バランスを維持するよ
うにした。In the apparatus according to this embodiment, both methods are performed at the same time. The dynamic balance is always maintained while converging the floor reaction force moment to the original target total floor reaction force moment.
【００８２】実全床反力モーメントは、目標全床反力モ
ーメントを変えるだけで脚メイン制御装置によってすば
やく変化させることができるので、手法１は短期的な対
応に向いている。但し、実全床反力モーメントを大きく
変化させると、足平２２Ｒ（Ｌ）の接地圧分布が偏って
接地感が減少し、最悪の場合には足平２２Ｒ（Ｌ）の一
部が浮いてしまう。従って、長期的には、なるべく元の
目標全床反力モーメントに戻すべきである。Since the actual total floor reaction force moment can be quickly changed by the leg main controller only by changing the target total floor reaction force moment, method 1 is suitable for a short-term response. However, when the actual total floor reaction force moment is greatly changed, the contact pressure distribution of the foot 22R (L) is biased and the feeling of contact is reduced, and in the worst case, a part of the foot 22R (L) floats. I will. Therefore, in the long term, it should be returned to the original desired total floor reaction force moment as much as possible.
【００８３】実全床反力モーメントを元の目標全床反力
モーメントに戻すためには、重心位置をずらし、目標重
力モーメントによって上記偏差を打ち消すように、手法
２によって目標作業パターンの運動パターンを修正すれ
ば良い。但し、重心位置を急激にずらすと、過大な目標
慣性力モーメントが逆向きに発生するので、ゆっくりと
重心位置をずらす必要がある。従って、手法２は長期的
な対応に向いている。In order to return the actual total floor reaction force moment to the original target total floor reaction force moment, the motion pattern of the target work pattern is changed by the method 2 so that the position of the center of gravity is shifted and the above-mentioned deviation is canceled by the target gravity moment. Just fix it. However, if the position of the center of gravity is suddenly shifted, an excessively large target moment of inertia force is generated in the opposite direction, so that the position of the center of gravity needs to be shifted slowly. Therefore, method 2 is suitable for long-term response.
【００８４】上記を前提として対象物反力平衡制御装置
について説明する。対象物反力平衡制御装置は、上記の
制御機能を持った装置である。The object reaction force balance control device will be described on the premise of the above. The object reaction force balance control device is a device having the above control function.
【００８５】対象物反力平衡制御装置の入力は、目標上
***置・姿勢、目標全床反力中心点（位置）、目標対象
物反力、６軸力センサ５８の検出値、最終修正目標ハン
ド位置・姿勢、最終修正目標上***置・姿勢、最終修正
目標足平位置・姿勢である（尚、近似演算を用いる場合
は、最終修正目標ハンド位置・姿勢、最終修正目標上体
位置・姿勢、最終修正目標足平位置・姿勢は不要であ
る）。The inputs of the object reaction force balance control device include the desired body position / posture, the desired total floor reaction force center point (position), the desired object reaction force, the detection value of the 6-axis force sensor 58, and the final corrected target. The hand position / posture, the final corrected target body position / posture, and the final corrected target foot position / posture (when using approximate calculation, the final corrected target hand position / posture, the final corrected target body position / posture) The final corrected target foot position / posture is unnecessary.)
【００８６】対象物反力平衡制御装置では、上記の制御
機能を実現するために、目標対象物反力を実対象物反力
の検出値に置き換え、それに動力学的に平衡するように
目標上***置・姿勢と目標全床反力を修正する。これに
より修正された作業パターンが想定している対象物反力
（即ち、修正された目標対象物反力）と実対象物反力が
一致し、ロボットの動力学的平衡条件が満足される。In the object reaction force equilibrium control device, in order to realize the above control function, the target object reaction force is replaced with the detected value of the actual object reaction force, and the target object reaction force is dynamically adjusted to the target object reaction force. Correct the body position / posture and the desired total floor reaction force. As a result, the object reaction force assumed by the corrected work pattern (that is, the corrected target object reaction force) matches the actual object reaction force, and the dynamic equilibrium condition of the robot is satisfied.
【００８７】対象物反力平衡制御装置の出力は、修正目
標上***置・姿勢と対象物反力平衡制御用補償全床反力
である。The outputs of the object reaction force balance controller are the corrected target body position / posture and the object reaction force balance control compensating total floor reaction force.
【００８８】修正目標上***置・姿勢は、対象物反力平
衡制御装置によって修正された目標上***置・姿勢であ
る。対象物反力平衡制御用補償全床反力は、目標全床反
力中心点（位置）に、修正によって加えられる全床反力
である。尚、対象物反力平衡制御用補償全床反力の成分
の内で、姿勢安定化のための特に重要な成分は、Ｘ軸ま
わりモーメント成分とＹ軸まわりモーメント成分であ
る。The corrected target body position / posture is the target body position / posture corrected by the object reaction force balance control device. The object reaction force balance control compensating total floor reaction force is the total floor reaction force applied by correction to the target total floor reaction force center point (position). Of the components of the compensation total floor reaction force for the object reaction force balance control, particularly important components for stabilizing the posture are a moment component around the X axis and a moment component around the Y axis.
【００８９】対象物反力平衡制御装置の出力の挙動だけ
を述べると、実対象物反力と目標対象物反力の偏差、よ
り正確には両者のモーメントの偏差が急変、即ち、図７
に示すようにステップ状に変化する場合には、動力学平
衡条件を満足するために、最初は対象物反力平衡制御用
の補償全床反力のモーメント成分が、この差に応じてす
ばやく応答する。If only the behavior of the output of the object reaction force balance controller is described, the deviation between the actual object reaction force and the target object reaction force, more precisely, the deviation between the moments of both, suddenly changes.
When the step changes as shown in (1), the moment component of the compensation total floor reaction force for the object reaction force balance control first responds quickly according to this difference in order to satisfy the dynamic equilibrium condition. I do.
【００９０】その後しばらくすると、修正目標上***置
・姿勢が、この偏差に静的に釣り合う位置・姿勢に整定
し、対象物反力平衡制御用補償全床反力のモーメント成
分は０に収束する。尚、対象物反力平衡制御装置の構成
とアルゴリズム説明は後述する。After a while, the corrected target body position / posture is settled to a position / posture statically balanced with this deviation, and the moment component of the compensation total floor reaction force for the object reaction force balance control converges to zero. . The configuration and algorithm of the object reaction force balance control device will be described later.
【００９１】図３において、脚メイン制御装置に入力さ
れる目標値は、修正目標上***置・姿勢、目標足平位置
・姿勢、目標全床反力中心点（位置）とその点に作用す
る目標全床反力と対象物反力平衡制御用補償全床反力で
ある。In FIG. 3, the target values input to the leg main control device act on the corrected target body position / posture, the target foot position / posture, the target total floor reaction force center point (position) and the points. The target total floor reaction force and the compensation total floor reaction force for the object reaction force balance control.
【００９２】脚メイン制御装置の機能は、簡単に言うな
らば、脚のアクチュエータ（関節１０Ｒ（Ｌ）などの電
動モータおよびエンコーダ）を操作し、目標姿勢に追従
する姿勢安定化制御と目標床反力に追従する床反力制御
を同時に行う装置である。尚、目標姿勢と目標床反力を
同時に完全に満足させることは不可能であるので、適当
な調整が行われ、長期的には両方を満足するように制御
される。The functions of the leg main control device are, in a nutshell, a posture stabilizing control for operating a leg actuator (an electric motor such as a joint 10R (L) and an encoder) to follow a target posture and a target floor counter. It is a device that simultaneously performs floor reaction force control that follows force. Since it is impossible to completely satisfy the desired attitude and the desired floor reaction force at the same time, appropriate adjustment is performed, and control is performed so as to satisfy both in the long term.
【００９３】より詳しくは、傾斜センサ６０によって検
出された実上***置・姿勢を修正目標上***置・姿勢に
復元させるために、目標全床反力中心点に発生させるべ
き復元全床反力を算出し、目標全床反力中心点に作用す
る実全床反力のモーメント成分が、この復元全床反力と
目標全床反力と対象物反力平衡制御用補償全床反力の合
力のモーメント成分に一致するように、足平２２Ｒ
（Ｌ）を回転あるいは上下動させるべく目標足平位置・
姿勢を修正する。修正された目標足平位置・姿勢を最終
修正目標足平位置・姿勢と呼ぶ。More specifically, in order to restore the actual body position / posture detected by the inclination sensor 60 to the corrected target body position / posture, the restored total floor reaction force to be generated at the target total floor reaction force center point. Is calculated, and the moment component of the actual total floor reaction force acting on the target total floor reaction force center point is calculated by calculating the restored total floor reaction force, the target total floor reaction force, and the compensation total floor reaction force for the object reaction force balance control. To match the moment component of the resultant force, the foot 22R
(L) to rotate or move up and down
Correct posture. The corrected target foot position / posture is referred to as a final corrected target foot position / posture.
【００９４】従って、傾斜センサ６０によって検出され
る実上***置・姿勢とその変化率が、修正目標上***置
・姿勢とその変化率に一致しているならば、目標全床反
力中心点位置に作用する実全床反力のモーメント成分が
目標全床反力と対象物反力平衡制御用補償全床反力の合
力のモーメント成分に一致するように目標足平位置・姿
勢を修正する。Therefore, if the actual body position / posture detected by the tilt sensor 60 and the rate of change thereof match the corrected target body position / posture and the rate of change thereof, the desired total floor reaction force center point is obtained. Correct the desired foot position and posture so that the moment component of the actual total floor reaction force acting on the position matches the desired total floor reaction force and the moment component of the resultant force of the object total reaction force balance control compensation total floor reaction force. .
【００９５】脚メイン制御装置は、さらに、修正目標上
***置・姿勢と修正目標足平位置・姿勢から決定される
目標脚関節変位に実関節変位が追従するように脚アクチ
ュエータを制御する。The leg main control unit further controls the leg actuator so that the actual joint displacement follows the target leg joint displacement determined from the corrected target body position / posture and the corrected target foot position / posture.
【００９６】脚メイン制御系は脚メイン制御装置、およ
び前記した傾斜センサ６０、足平２２Ｒ（Ｌ）に設けた
６軸力センサ５６、アクチュエータ駆動装置８８および
アクチュエータ（関節１０Ｒ（Ｌ）ないし２０Ｒ（Ｌ）
用電動モータおよびエンコーダ）から構成される。The leg main control system includes a leg main control device, the above-described tilt sensor 60, a six-axis force sensor 56 provided on the foot 22R (L), an actuator driving device 88, and an actuator (joints 10R (L) to 20R ( L)
Electric motor and encoder).
【００９７】脚メイン制御装置で修正された目標足平位
置・姿勢は、最終修正目標足平位置・姿勢として対象物
反力平衡制御装置に送られる。但し、対象物反力平衡制
御装置において、目標足平位置・姿勢が修正されたこと
によるロボットの重心位置の変化が無視できるならば、
最終修正目標足平位置・姿勢を対象物反力平衡制御装置
に送る必要はない。The target foot position / posture corrected by the leg main controller is sent to the object reaction force balance controller as the final corrected target foot position / posture. However, if the change in the center of gravity of the robot due to the correction of the target foot position / posture can be ignored in the object reaction force balance controller,
It is not necessary to send the final corrected desired foot position / posture to the object reaction force balance controller.
【００９８】図３において、腕メイン制御装置に入力さ
れる目標値は、修正目標上***置・姿勢、目標ハンド位
置・姿勢および目標対象物反力である。In FIG. 3, the target values input to the arm main controller are the corrected target body position / posture, the target hand position / posture, and the target object reaction force.
【００９９】腕メイン制御装置の機能は簡単に言うなら
ば、腕のアクチュエータ（関節３０Ｒ（Ｌ）などの電動
モータ、エンコーダ他）を操作して、目標姿勢に追従す
る姿勢制御と目標対象物反力に追従する対象物反力制御
を同時に行うことである。目標姿勢と目標対象物反力を
同時に完全に満足させることは不可能であるので、適宜
な手法、例えば、従来からマニピュレータのコンプライ
アンス制御、いわゆる仮想コンプライアンス制御として
知られるものを用いる（機械工学便覧、エンジニアリン
グ編、Ｃ４−１００頁）。The functions of the arm main controller can be simply described as posture control for following the target posture by operating an arm actuator (electric motor such as a joint 30R (L), an encoder, etc.) and a target object countermeasure. The object reaction force control that follows the force is performed at the same time. Since it is impossible to completely satisfy the target posture and the target object reaction force at the same time, an appropriate method, for example, a method conventionally known as manipulator compliance control, so-called virtual compliance control is used (Mechanical Engineering Handbook, Engineering, p. C4-100).
【０１００】具体的な制御系構成とアルゴリズムを以下
に説明すると、腕メイン制御系は腕メイン制御装置、お
よび前記したハンド４４（Ｌ）に設けた６軸力センサ５
８、アクチュエータ駆動装置８８および腕アクチュエー
タ（関節３０Ｒ（Ｌ）ないし４２Ｒ（Ｌ）用電動モータ
およびエンコーダ）から構成される。A specific control system configuration and algorithm will be described below. The arm main control system includes an arm main control device and a six-axis force sensor 5 provided on the hand 44 (L).
8, an actuator driving device 88 and an arm actuator (electric motors and encoders for the joints 30R (L) to 42R (L)).
【０１０１】腕メイン制御装置は、６軸力センサ５８に
よって検出される実対象物反力と目標対象物反力の差に
応じて目標ハンド位置・姿勢を修正する。修正された目
標ハンド位置・姿勢を、最終修正目標ハンド位置・姿勢
と呼ぶ。腕メイン制御装置は、修正目標上***置・姿勢
と最終修正目標ハンド位置・姿勢から決定される目標腕
関節変位に実関節変位が追従するように腕アクチュエー
タを制御する。The arm main controller corrects the target hand position / posture in accordance with the difference between the actual target reaction force detected by the six-axis force sensor 58 and the target target reaction force. The corrected target hand position / posture is referred to as a final corrected target hand position / posture. The arm main controller controls the arm actuator such that the actual joint displacement follows the target arm joint displacement determined from the corrected target body position / posture and the final corrected target hand position / posture.
【０１０２】ここで、対象物反力平衡制御装置の詳細を
説明する。Here, the object reaction force balance control device will be described in detail.
【０１０３】図８は対象物反力平衡制御装置の制御構成
図の前半部分を、図９は対象物反力平衡制御装置の制御
構成図の後半部分を示す機能ブロック図である。FIG. 8 is a functional block diagram showing the first half of the control configuration diagram of the object reaction force balance control device, and FIG. 9 is the second half portion of the control configuration diagram of the object reaction force balance control device.
【０１０４】図８を参照して前半部分の処理から説明す
る。The processing in the first half will be described with reference to FIG.
【０１０５】先ず、実際のハンド４４Ｒ（Ｌ）は、腕メ
イン制御装置によって、ほぼ、最終修正目標ハンド位置
・姿勢にあると考えられるので、６軸力センサ５８によ
って検出された実対象物反力を、修正目標ハンド位置・
姿勢によって支持脚座標系の原点まわりの力とモーメン
トに変換する（実関節変位からキネマティクス演算によ
って、実ハンド位置・姿勢を求めて、これを用いて実対
象物反力を変換しても良い）。First, since the actual hand 44R (L) is considered to be almost at the final corrected target hand position / posture by the arm main controller, the actual object reaction force detected by the six-axis force sensor 58 is detected. The corrected target hand position
Converts to the force and moment about the origin of the supporting leg coordinate system according to the posture (the actual hand position / posture is obtained from the actual joint displacement by kinematics calculation, and the actual object reaction force may be converted using this. ).
【０１０６】次に、変換された実対象物反力を、目標全
床反力中心点まわりの力とモーメントに変換することに
より、目標全床反力中心点まわりの実対象物反力モーメ
ントを得る。最後に、これから目標全床反力中心点まわ
りの目標対象物反力モーメントを引くことにより、目標
全床反力中心点まわりの対象物反力モーメント偏差を得
る。Next, by converting the converted real object reaction force into a force and a moment around the desired total floor reaction force center point, the real object reaction force moment around the desired total floor reaction force center point is obtained. obtain. Finally, by subtracting the desired object reaction force moment about the desired total floor reaction force central point from this, the object reaction force moment deviation around the desired total floor reaction force central point is obtained.
【０１０７】次に図９を参照して対象物反力平衡制御装
置の後半部分の処理を説明する。Next, the processing in the latter half of the object reaction force balance control device will be described with reference to FIG.
【０１０８】先ず、そこで用いる摂動動力学モデルにつ
いて説明する。First, a perturbation dynamics model used therein will be described.
【０１０９】摂動動力学モデルは、目標作業パターンの
運動（摂動）にある拘束条件を与えておいた場合の、目
標全床反力モーメント摂動量と上***置・姿勢摂動量と
の関係を表すモデルである。以下に、例として、図１０
に示すようにロボットの上体姿勢を目標上体姿勢に一致
させたまま、上体の水平位置を摂動するモデルを説明す
る。The perturbation dynamics model represents the relationship between the desired total floor reaction force moment perturbation and the body position / posture perturbation when a certain constraint condition is given to the motion (perturbation) of the target work pattern. Model. In the following, as an example, FIG.
A model in which the horizontal position of the body is perturbed while the body posture of the robot matches the target body posture as shown in FIG.
【０１１０】ここで、以下のように記号をとりきめる。 ｍ：ロボット全質量 ｇ：重力加速度 ｈ：目標全床反力中心点からの重心高さ ΔｘＧ：目標重心位置摂動量のＸ成分 ΔｙＧ：目標重心位置摂動量のＹ成分 Δｘｂ：目標上***置摂動量のＸ成分 Δｙｂ：目標上***置摂動量のＹ成分 ΔＭｘ：目標全床反力中心点まわりの目標全床反力モー
メント摂動量のＸ成分 ΔＭｙ：目標全床反力中心点まわりの目標全床反力モー
メント摂動量のＹ成分 ΔＭＧｘ：目標全床反力中心点まわりの目標重力モーメ
ント摂動量のＸ成分 ΔＭＧｙ：目標全床反力中心点まわりの目標重力モーメ
ント摂動量のＹ成分 ΔＬｘ：目標全床反力中心点まわりの目標角運動量の摂
動量のＸ成分 ΔＬｙ：目標全床反力中心点まわりの目標角運動量の摂
動量のＹ成分 d(a) / dt：変数aの時間微分 d( d(a) / dt) /dt：変数aの時間２階微分Here, the symbols are described as follows. m: total mass of the robot g: gravitational acceleration h: height of the center of gravity from the target total floor reaction force center point ΔxG: X component of the target centroid position perturbation amount ΔyG: Y component of the target centroid position perturbation amount Δxb: target body position perturbation X component of the amount Δyb: Y component of the desired body position perturbation ΔMx: X component of the desired total floor reaction force moment perturbation around the desired total floor reaction force central point ΔMy: desired total around the desired total floor reaction force central point Y component of floor reaction force moment perturbation ΔMGx: X component of target gravity moment perturbation around target total floor reaction force center point ΔMGy: Y component of target gravity moment perturbation around target total floor reaction force center point ΔLx: target X component of perturbation of target angular momentum around the center point of total floor reaction force ΔLy: Y component of perturbation amount of target angular momentum around the target center point of total floor reaction force d (a) / dt: time derivative of variable a d (d (a) / dt) / dt: second derivative of variable a with time
【０１１１】重力モーメントの定義から、次式が導かれ
る。 ΔＭＧｘ＝ - ΔｙＧ＊ｍｇ ΔＭＧｙ＝ΔｘＧ＊ｍｇ ・・・式１The following equation is derived from the definition of the gravitational moment. ΔMGx = −ΔyG * mg ΔMGy = ΔxG * mg Equation 1
【０１１２】ロボットの運動摂動に関する重心まわりの
等価慣性モーメントが十分小さく無視できるならば、次
式が導かれる。 ΔＬｘ＝ - ｍｈ＊ d(ΔｙＧ) / dt ΔＬｙ＝ｍｈ＊ d(ΔｘＧ) / dt ・・・式２If the equivalent moment of inertia around the center of gravity for the motion perturbation of the robot is sufficiently small and negligible, the following equation is derived. ΔLx = −mh * d (ΔyG) / dt ΔLy = mh * d (ΔxG) / dt Expression 2
【０１１３】オイラー方程式により、次式が導かれる。 d(ΔＬｘ) / dt ＝ ΔＭＧｘ + ΔＭｘ d(ΔＬｙ) / dt ＝ ΔＭＧｙ + ΔＭｙ ・・・式３The following equation is derived from the Euler equation. d (ΔLx) / dt = ΔMGx + ΔMx d (ΔLy) / dt = ΔMGy + ΔMy Equation 3
【０１１４】式１、式２および式３より、摂動動力学モ
デルの運動方程式として、次式を得ることができる。 ｍｈ＊ d( d(ΔｘＧ) / dt ) / dt＝ ΔｘＧ＊ｍｇ + ΔＭｙ ｍｈ＊ d( d(ΔｙＧ) / dt ) / dt＝ ΔｙＧ＊ｍｇ - ΔＭｘ ・・・式４From Equations 1, 2, and 3, the following equation can be obtained as the equation of motion of the perturbation dynamic model. mh * d (d (ΔxG) / dt) / dt = ΔxG * mg + ΔMy mh * d (d (ΔyG) / dt) / dt = ΔyG * mg−ΔMx Equation 4
【０１１５】ところで、目標重心位置摂動量と目標上体
位置摂動量は、ほぼ比例関係にあると考えられる。従っ
て、比例定数をｋとすると、次式により目標上***置摂
動量が得られる。 Δｘｂ＝ｋ＊ ΔｘＧ Δｙｂ＝ｋ＊ ΔｙＧ ・・・式５It is considered that the desired center of gravity position perturbation and the desired body position perturbation are in a substantially proportional relationship. Therefore, assuming that the proportionality constant is k, a target body position perturbation amount is obtained by the following equation. Δxb = k * ΔxG Δyb = k * ΔyG Equation 5
【０１１６】以上から、摂動動力学モデルは、式４と式
５を用い、目標重心位置摂動量と目標上***置摂動量を
算出する。詳しくはこの装置の如く、デジタル演算の場
合には、式４は離散化して使用する。ちなみに、式４
は、図１１に示す、高さｈ、質量ｍの倒立振子の運動方
程式に一致する。From the above, the perturbation dynamics model calculates the target centroid position perturbation amount and the target body position perturbation amount using Expressions 4 and 5. Specifically, in the case of digital operation as in this apparatus, Equation 4 is used after being discretized. By the way, Equation 4
Corresponds to the equation of motion of an inverted pendulum of height h and mass m shown in FIG.
【０１１７】図９に示す対象物反力平衡制御装置後半部
において、前記した目標全床反力中心点まわりの対象物
反力モーメント偏差は、最終到達目標重心摂動量算出部
に入力される。In the latter half of the object reaction force balance control device shown in FIG. 9, the object reaction force moment deviation about the target total floor reaction force center point is input to the final attained target center of gravity perturbation amount calculation unit.
【０１１８】この目標全床反力中心点まわりの対象物反
力モーメント偏差を長期的に打ち消してバランスをとる
ための重心摂動量を最終到達目標重心位置摂動量と呼
ぶ。最終到達目標重心位置摂動量算出部は、上記偏差か
ら最終到達目標重心位置摂動量を算出する。The amount of perturbation of the center of gravity for balancing the target object reaction force moment deviation around the desired total floor reaction force central point in the long term is referred to as the final attained target center of gravity position perturbation amount. The final target center-of-gravity position perturbation amount calculation unit calculates a final target target center-of-gravity position perturbation amount from the deviation.
【０１１９】ここで、 ΔＭｏｘ：対象物反力モーメント偏差のＸ成分 ΔＭｏｙ：対象物反力モーメント偏差のＹ成分 ΔＭＧｏｘ：最終到達目標重心位置摂動量によって発生
する重力モーメントのＸ成分 ΔＭＧｏｙ：最終到達目標重心位置摂動量によって発生
する重力モーメントのＹ成分 ΔｘＧe：最終到達目標重心位置摂動量のＸ成分 ΔｙＧe：最終到達目標重心位置摂動量のＹ成分 とする。Here, ΔMox: X component of the target reaction force moment deviation ΔMoy: Y component of the target reaction force moment deviation ΔMGox: X component of the gravitational moment generated by the amount of perturbation of the final target target center of gravity position ΔMGoy: Final target target The Y component of the gravitational moment generated by the centroid position perturbation amount ΔxGe: the X component of the final target target centroid position perturbation amount ΔyGe: the Y component of the final target target centroid position perturbation amount.
【０１２０】対象物反力モーメント偏差を最終到達目標
重心位置摂動量によって発生する重力モーメントによっ
て打ち消すためには、次式を満足する必要がある。 ΔＭＧｏｘ = -ΔＭｏｘ ΔＭＧｏｙ = -ΔＭｏｙ ・・・式６In order to cancel the object reaction force moment deviation by the gravitational moment generated by the perturbation amount of the final attained target center of gravity, the following equation must be satisfied. ΔMGox = −ΔMox ΔMGoy = −ΔMoy Expression 6
【０１２１】最終到達目標重心位置摂動量によって発生
する重力モーメントは、次式のようになる。 ΔＭＧｏｘ = -ｍｇ ＊ ΔｙＧe ΔＭＧｏｙ = ｍｇ ＊ ΔｘＧe ・・・式７The gravitational moment generated by the final target gravity center position perturbation amount is as follows. ΔMGox = −mg * ΔyGe ΔMGoy = mg * ΔxGe Equation 7
【０１２２】式６、式７より次式を得る。 ΔｘＧe = - ΔＭｏｙ／ｍｇ ΔｙＧe = ΔＭｏｘ／ｍｇ ・・・式８The following equations are obtained from Equations 6 and 7. ΔxGe = −ΔMoy / mg ΔyGe = ΔMox / mg Expression 8
【０１２３】故に、最終到達目標重心位置摂動量は、式
８によって算出すれば良い。Therefore, the final target gravity center position perturbation may be calculated by equation (8).
【０１２４】対象物反力平衡制御装置のモデル制御則演
算器について説明すると、最終到達目標重心位置摂動量
と摂動動力学モデルが出力する目標重心位置摂動量との
差を、重心変位偏差と呼ぶ。モデル制御則演算器は、こ
の重心変位偏差を０に収束させるための制御を行う。出
力は、対象物反力平衡制御用補償全床反力モーメントで
ある。The model control law calculator of the object reaction force balance control device will be described. The difference between the final attained target centroid position perturbation and the target centroid position perturbation output by the perturbation dynamic model is called a centroid displacement deviation. . The model control law computing unit performs control for converging the center-of-gravity displacement deviation to zero. The output is the compensation total floor reaction force moment for the object reaction force balance control.
【０１２５】具体的には、次式のような、ＰＤ制御則に
よって、対象物反力平衡制御用補償全床反力モーメント
を決定すれば良い。 対象物反力平衡制御用補償全床反力モーメント＝ Ｋｐ＊重心変位偏差 ＋ Ｋｄ＊重心変位偏差の微分値 ・・・式１０ ここで、Ｋｐは比例ゲイン、Ｋｄは微分ゲインである。More specifically, the object reaction force balance control compensation total floor reaction force moment may be determined according to the PD control law as shown below. Compensated total floor reaction force moment for object reaction force balance control = Kp * center-of-gravity displacement deviation + Kd * differential value of center-of-gravity displacement deviation Expression 10 where Kp is a proportional gain, and Kd is a differential gain.
【０１２６】モデル制御則演算器の出力直後の加算点に
ついて説明すると、モデル制御則演算器の出力直後の加
算点によって、摂動動力学モデルには、対象物反力平衡
制御用補償全床反力モーメントと、目標全床反力中心点
まわりの対象物反力モーメント偏差の和が、モデルのた
めの目標全床反力モーメント摂動量（モデル入力量）と
して入力され、その入力に対応する目標上***置・姿勢
摂動量が算出される。これが目標上***置・姿勢に加算
され、修正目標上***置・姿勢が作られる。The addition point immediately after the output of the model control law arithmetic unit will be described. The perturbation dynamics model uses the addition point immediately after the output of the model control law arithmetic unit to calculate the compensation total floor reaction force for the object reaction force balance control. The sum of the moment and the deviation of the object reaction force moment around the desired total floor reaction force center point is input as the desired total floor reaction force moment perturbation amount (model input amount) for the model, and the target A body position / posture perturbation amount is calculated. This is added to the target body position / posture, and a corrected target body position / posture is created.
【０１２７】ところで、摂動動力学モデルは動力学的平
衡条件を満たすので、モデル出力である目標上***置・
姿勢摂動量によって発生する目標慣性力モーメント摂動
量および目標重力モーメント摂動量と、モデル入力との
和は０である。Since the perturbation dynamics model satisfies the dynamic equilibrium condition, the desired body position, which is the model output,
The sum of the desired moment of inertia perturbation and the desired moment of gravity perturbation generated by the posture perturbation and the model input is zero.
【０１２８】故に、次式が成立する。 目標慣性力モーメント摂動量 ＋ 目標重力モーメント摂動量 ＋ 対象物反力平衡制御用補償全床反力モーメント ＋ 対象物反力モーメン ト偏差 ＝ ０ ・・・式１１Therefore, the following equation is established. Target moment of inertia moment perturbation + Target gravity moment perturbation + Compensated total floor reaction moment for object reaction force balance control + Object reaction force moment deviation = 0 ・ ・ ・ Equation 11
【０１２９】一方、脚メイン制御装置には、目標全床反
力中心点まわりに対象物反力平衡制御用補償全床反力モ
ーメントを付加的に発生するように指令が送られる。即
ち、実全床反力モーメントに、実全床反力モーメント摂
動量として、対象物反力平衡制御用補償全床反力モーメ
ントが加えられるように制御される。その結果発生す
る、実全床反力モーメントを修正実全床反力モーメント
と呼ぶ。On the other hand, a command is sent to the leg main controller to additionally generate a compensating total floor reaction force moment for the object reaction force balance control around the target total floor reaction force center point. That is, the actual total floor reaction force moment is controlled so as to add the compensation total floor reaction force moment for the object reaction force balance control as the actual total floor reaction force moment perturbation amount. The resulting actual total floor reaction force moment is referred to as a corrected actual total floor reaction force moment.
【０１３０】故に、次式が成立する。 実全床反力モーメント摂動量 ＝ 対象物反力平衡制御用補償全床反力モーメ ント ・・・式１２Therefore, the following equation is established. Actual total floor reaction force moment perturbation = Compensated total floor reaction force moment for object reaction force equilibrium control ・ ・ ・ Equation 12
【０１３１】式１１と式１２から、次式が得られる。 目標慣性力モーメント摂動量 ＋ 目標重力モーメント摂動量 ＋ 実全床反力モーメント摂動量 ＋ 対象物反力モーメント偏差 ＝ ０ ・・・式１３From the equations (11) and (12), the following equation is obtained. Target inertia moment perturbation amount + target gravity moment perturbation amount + actual total floor reaction force moment perturbation amount + object reaction force moment deviation = 0 ・ ・ ・ Equation 13
【０１３２】ところで、目標作業パターンは動力学的平
衡条件を満足しているから、次式を満足する。 目標慣性力モーメント ＋ 目標重力モーメント ＋ 実全床反力モーメント ＋ 目標対象物反力モーメント ＝ ０ ・・・式１４Since the target work pattern satisfies the dynamic equilibrium condition, the following equation is satisfied. Desired moment of inertia + desired moment of gravity + actual total floor reaction force + desired target object reaction force = 0
【０１３３】各修正モーメントが元のモーメントにモー
メント摂動量を加えたものであること、実対象物反力モ
ーメントが目標対象物反力モーメントと対象物反力モー
メント偏差の和であること、および式１３と式１４か
ら、恒等式として次式が得られる。 修正目標慣性力モーメント ＋ 修正目標重力モーメント ＋ 修正実全床反力モーメント ＋ 実対象物反力モーメント ＝ ０ ・・・式１５That each corrected moment is the original moment plus a moment perturbation, that the actual object reaction force moment is the sum of the desired object reaction force moment and the object reaction force moment deviation, and From Expression 13 and Expression 14, the following expression is obtained as an identity expression. Modified target inertia force moment + Modified target gravitational moment + Modified actual total floor reaction force moment + Actual object reaction force moment = 0 Formula 15
【０１３４】式１５は、実対象物反力モーメントがいか
に目標対象物反力モーメントからずれようとも、対象物
反力平衡制御によって目標慣性力モーメント、目標重力
モーメントおよび実全床反力モーメントが修正され、常
に条件１を満たしていることを意味する。Equation 15 indicates that no matter how much the actual object reaction force moment deviates from the desired object reaction force moment, the object inertia force moment, the target gravity moment, and the actual total floor reaction force moment are corrected by the object reaction force balance control. Means that the condition 1 is always satisfied.
【０１３５】同一のことを式１３を用いて言い換える
と、対象物反力モーメント偏差が発生しても、対象物反
力平衡制御によって、目標慣性力モーメント摂動量、目
標重力モーメント摂動量および実全床反力モーメント摂
動量が発生し、条件１を満足するように対象物反力モー
メント偏差の影響を打ち消していると言える。In other words, the same thing is expressed by using Equation 13, even if the object reaction force moment deviation occurs, the target inertia moment perturbation, the target gravity moment perturbation, and the actual It can be said that the floor reaction force moment perturbation is generated and the influence of the object reaction force moment deviation is canceled so as to satisfy the condition 1.
【０１３６】図４の台車押し作業の状況に対する対象物
反力平衡制御の挙動を、図７を再び参照して説明する。The behavior of the object reaction force equilibrium control for the bogie pushing operation in FIG. 4 will be described with reference to FIG. 7 again.
【０１３７】台車を押す作業を行っているとき、台車
（即ち、目標対象物）の実際のころがり摩擦力の絶対値
が想定していた値よりも突然ステップ状に小さくなって
しまった状況では、対象物反力モーメント偏差も、図の
ようにステップ状に変化する。In the situation where the actual value of the actual rolling friction force of the bogie (that is, the target object) suddenly becomes smaller than the expected value while performing the operation of pushing the bogie, The object reaction force moment deviation also changes stepwise as shown in the figure.
【０１３８】これに対し、最終到達目標重心位置摂動量
算出部が、最終到達目標重心位置摂動量を算出する。モ
デル制御則演算器により最終到達目標重心位置摂動量と
目標重心位置摂動量の差に応じて、対象物反力平衡制御
用補償全床反力モーメントが算出される。On the other hand, the final attained target centroid position perturbation amount calculating section calculates the final attained target centroid position perturbation amount. A compensation total floor reaction force moment for object reaction force balance control is calculated by the model control law calculator according to the difference between the final attained target centroid position perturbation amount and the target centroid position perturbation amount.
【０１３９】図７に示すように、対象物反力平衡制御用
補償全床反力モーメントは、目標重心位置摂動量が最終
到達目標重心位置摂動量に漸近するにつれて０に漸近す
る。摂動動力学モデルには対象物反力平衡制御用補償全
床反力モーメントと対象物反力モーメント偏差の和が入
力され、目標重心位置摂動量と目標上***置・姿勢摂動
量が、摂動動力学モデルから出力される。尚、この例で
は、姿勢を変えないことが拘束条件であるので、目標上
***置・姿勢摂動量は０である。As shown in FIG. 7, the compensating total floor reaction force moment for the object reaction force balance control gradually approaches 0 as the target centroid position perturbation approaches the final attained target centroid position perturbation. The perturbation dynamics model receives the sum of the total floor reaction force moment for the object reaction force balance control and the deviation of the object reaction force moment, and the perturbation amount of the target centroid position and the target body position / posture perturbation Output from the scientific model. In this example, since the constraint condition is that the posture is not changed, the target body position / posture perturbation amount is zero.
【０１４０】ところで、摂動動力学モデルが動力学的平
衡条件を満足することから、目標上***置・姿勢摂動量
によって発生する目標慣性力モーメント摂動量と目標重
力モーメント摂動量の和に、摂動動力学モデルに入力さ
れたモーメントを加えた総和は０である。Since the perturbation dynamic model satisfies the dynamic equilibrium condition, the perturbation power is added to the sum of the target inertia moment perturbation generated by the target body position / posture perturbation and the target gravity moment perturbation. The sum of the moments added to the scientific model is zero.
【０１４１】即ち、目標慣性力モーメント摂動量、目標
重力モーメント摂動量、対象物反力平衡制御用補償全床
反力モーメントと対象物反力モーメント偏差の和は０に
なる。この関係は、図７に示すように、常に成立する。
目標重心位置摂動量は、モデル制御則演算器によって最
終到達目標重心位置摂動量に漸近させられる。目標重心
位置摂動量は、目標重力モーメント摂動量に比例あるい
はほぼ比例して変化する。That is, the sum of the target moment of inertia moment perturbation, the target moment of gravity perturbation, the compensation total floor reaction force moment for the object reaction force balance control, and the object reaction force moment deviation is zero. This relationship always holds, as shown in FIG.
The target center-of-gravity position perturbation is asymptotically approached to the final attained target center-of-gravity position perturbation by the model control law calculator. The target centroid position perturbation changes in proportion to or approximately in proportion to the target gravity moment perturbation.
【０１４２】以上が、対象物反力平衡制御装置の挙動で
ある。尚、上記制御演算は、全て、制御周期毎に実行さ
れる。従って、実対象物反力モーメントがいつ変化して
も、常に、動バランスは維持される。換言すれば、対象
物反力モーメントが目標値からずれたとき、ロボット１
は最初は全床反力モーメントを操作してつまさき（足平
２２Ｒ（Ｌ）の先端）を踏ん張るように姿勢制御される
と共に、経時的に上体を前方に移動させて重力モーメン
トに頼るように切り換えられる。The above is the behavior of the object reaction force balance control device. Note that all of the above control calculations are executed in each control cycle. Therefore, no matter when the actual object reaction force moment changes, the dynamic balance is always maintained. In other words, when the object reaction force moment deviates from the target value, the robot 1
At first, the posture is controlled to operate the total floor reaction force moment to depress the toe (the tip of the foot 22R (L)), and to move the upper body forward with time to rely on the moment of gravity. Is switched to.
【０１４３】図１２はこの発明の第２の実施の形態を示
し、リミッタ２００を設け、最終到達目標重心位置摂動
量に上限下限の制限値を設定してリミットをかけるよう
にしたものである。FIG. 12 shows a second embodiment of the present invention, in which a limiter 200 is provided to set a limit value of an upper limit and a lower limit on the amount of perturbation of the final target target center of gravity and to apply a limit.
【０１４４】上記した実施の形態において、実際には、
最終到達目標重心位置摂動量をあまり大きくすると、ロ
ボットの姿勢がとれなくなる場合が生じる。従って、こ
れを防ぐために、式７によって得られた最終到達目標重
心位置摂動量に、上限下限の制限値（範囲）を設定して
リミットをかけるようにした。尚、その制限値（リミッ
ト値）は固定値でも良く、あるいは可変値としても良
い。In the above embodiment, actually,
If the amount of perturbation of the final target center of gravity position is too large, the posture of the robot may not be able to be taken. Therefore, in order to prevent this, the limit value (range) of the upper limit and the lower limit is applied to the final target target center-of-gravity position perturbation amount obtained by Expression 7 to apply a limit. Note that the limit value (limit value) may be a fixed value or a variable value.
【０１４５】更に、第２のリミッタ３００を設け、モデ
ル制御則演算器で演算された対象物反力平衡制御用補償
全床反力モーメントにも上限下限の制限値（範囲）を設
定し、リミットをかけるようにした。Further, a second limiter 300 is provided, and upper and lower limit values (ranges) are set for the compensation total floor reaction force moment for the object reaction force balance control calculated by the model control law calculator. Was applied.
【０１４６】即ち、対象物反力平衡制御用補償全床反力
モーメントは実ロボットの足平２２Ｒ（Ｌ）にも発生さ
せるが、実ロボットの足平が発生できる全床反力モーメ
ントには限度があり、限度を超えると、足平の接地性が
損なわれたり、足平の一部が床から浮いたりする。それ
を防ぐためには、モデル制御則演算器が式１０を用いて
演算した対象物反力平衡制御用補償全床反力モーメント
に上限下限の制限値を設定し、リミットをかけるように
した。その制限値が固定でも可変でも良いことはリミッ
タ２００の場合と同様である。That is, the compensated total floor reaction force moment for the object reaction force equilibrium control is also generated at the foot 22R (L) of the real robot, but the total floor reaction force moment at which the foot of the real robot can be generated is limited. If the limit is exceeded, the foot may lose ground contact properties or a part of the foot may float off the floor. In order to prevent this, the upper and lower limit values are set to the upper and lower limit values for the object reaction force balance control compensating total floor reaction force moment calculated by the model control law calculator using the expression (10). The limit value may be fixed or variable as in the case of the limiter 200.
【０１４７】図１３はこの発明の第３の実施の形態を示
し、リミッタ４００を設けて最終到達目標重心位置摂動
量算出部の入力に上限下限の制限値を設定してリミット
をかけると共に、第２のリミッタ５００を設け、第１の
リミッタ４００を超えた入力値で対象物反力平衡制御用
補償全床反力モーメントを修正するようにした。FIG. 13 shows a third embodiment of the present invention, in which a limiter 400 is provided to set the upper and lower limit values for the input of the final attained target centroid position perturbation amount calculator, and to apply a limit. The second limiter 500 is provided to correct the object reaction force balance control compensating total floor reaction force moment with an input value exceeding the first limiter 400.
【０１４８】図１２に示した第２の実施の形態において
は、最終到達目標重心位置摂動量が過大になるのを防止
するために、式７によって得られた最終到達目標重心位
置摂動量に、上限下限の制限値（範囲）を設定してリミ
ットをかけるようにしたが、制限値（リミット値）を超
えた値がモデル制御則演算器の出力に加算点６００（図
１２）において加算され、モデルに入力されることがあ
った。このため、対象物反力モーメント偏差に抗して重
心位置を摂動していたものが、対象物反力モーメント偏
差が過大になり、リミッタが作動すると、重心位置を逆
方向に揺動してしまうと言う不都合を生じることがあっ
た。In the second embodiment shown in FIG. 12, in order to prevent the final target center of gravity position perturbation amount from becoming excessive, the final target target center of gravity position perturbation amount obtained by Expression 7 is expressed as follows. Although the upper and lower limit values (ranges) are set to apply a limit, a value exceeding the limit value (limit value) is added to the output of the model control law arithmetic unit at the addition point 600 (FIG. 12). Sometimes entered into the model. For this reason, the position of the center of gravity is perturbed against the object reaction force moment deviation, but when the object reaction force moment deviation becomes excessively large and the limiter operates, the center of gravity position is swung in the opposite direction. There was a problem that said.
【０１４９】第３の実施の形態は上記した不都合を解消
するもので、第１のリミッタ４００の制限値（リミット
値）を超えた入力値を第２のリミッタ５００を通して加
減算点７００に送り、そこでモデル制御則演算器の出力
から減算、換言すれば極性を反転させて転倒させようと
する力と逆向きの力を与えるように、対象物反力平衡制
御用補償全床反力モーメントを修正するようにした。こ
れによって、ロボットは制限値（リミット値）を超えた
入力値（モーメント偏差）を足平２２Ｒ（Ｌ）で支持す
るように姿勢制御される。The third embodiment solves the above-mentioned inconvenience. An input value exceeding a limit value (limit value) of the first limiter 400 is sent to an addition / subtraction point 700 through a second limiter 500. The compensation total floor reaction force moment for the object reaction force balance control is corrected so as to subtract from the output of the model control law arithmetic unit, in other words, to give a force in the opposite direction to the force that inverts the polarity and turns over. I did it. Thereby, the posture of the robot is controlled so that the input value (moment deviation) exceeding the limit value (limit value) is supported by the foot 22R (L).
【０１５０】第２の実施の形態と異なり、リミット値を
超えた値がモデル制御則演算器の出力に加算点７１０
（図１３）において加算されてモデルに入力されること
がない。このため、前記したような対象物反力モーメン
ト偏差が過大になってリミッタが作動し、重心位置を逆
方向に揺動してしまうと言う不都合を解消することがで
きる。尚、残余の構成は従前の実施の形態と異ならな
い。第１のリミッタ４００の制限値（リミット値）が固
定でも可変でも良いことも、従前の実施の形態と同様で
ある。さらに、モデル制御則演算器の後に、リミッタ４
００と同様のリミッタを追加しても良い。Unlike the second embodiment, a value exceeding the limit value is added to the output of the model control law arithmetic unit by an addition point 710.
There is no addition in (FIG. 13) and input to the model. For this reason, it is possible to eliminate the inconvenience that the deviation of the object reaction force moment as described above becomes excessive and the limiter operates to swing the center of gravity in the opposite direction. The remaining configuration is not different from the previous embodiment. The limit value (limit value) of the first limiter 400 may be fixed or variable, similarly to the previous embodiment. Furthermore, after the model control law operation unit, the limiter 4
A limiter similar to 00 may be added.
【０１５１】図１４はこの発明の第４の実施の形態を示
し、対象物反力平衡制御装置において摂動動力学モデル
の精度を高めるために、慣性力モーメントＩを与えた倒
立振子モデルを使用するようにした。FIG. 14 shows a fourth embodiment of the present invention, in which an inverted pendulum model provided with an inertial force moment I is used in the object reaction force balance control apparatus in order to improve the accuracy of a perturbation dynamic model. I did it.
【０１５２】更に、摂動動力学モデルについて敷衍する
と、重心高さがあまり変わらないならば、ｈは固定で良
いが、作業によって重心高さが変わる場合には、最終修
正目標上***置・姿勢、最終修正目標足平位置・姿勢お
よび最終修正目標ハンド位置・姿勢から求められるロボ
ット姿勢から重心高さを求め、これに応じてｈを変更し
ても良い。Further, when the perturbation dynamics model is expanded, if the height of the center of gravity does not change much, h may be fixed, but if the height of the center of gravity changes due to the work, the final correction target body position / posture, The height of the center of gravity may be obtained from the robot posture obtained from the final corrected target foot position / posture and the final corrected target hand position / posture, and h may be changed accordingly.
【０１５３】また、摂動動力学モデルの精度をより高め
るために、脚腕のリンクを持つロボットの多リンク幾何
学モデルを備え、最終修正目標上***置・姿勢、最終修
正目標足平位置・姿勢および最終修正目標ハンド位置・
姿勢から求められる重心位置と、最終修正目標上***置
・姿勢から上***置の摂動量を差し引いた上***置・姿
勢、最終修正目標足平位置・姿勢および最終修正目標ハ
ンド位置・姿勢から求められる重心位置との差を求める
ことにより、高精度な重心位置の摂動量と上***置の摂
動量との関係を求め、それを用いて重心位置の摂動量か
ら上***置の摂動量を求めても良い。In order to further improve the accuracy of the perturbation dynamics model, a multi-link geometric model of a robot having leg and arm links is provided, and the final corrected target body position / posture, the final corrected target foot position / posture are provided. And final corrected target hand position
Obtained from the center of gravity position obtained from the posture, the body position / posture obtained by subtracting the perturbation amount of the body position from the final correction target body position / posture, the final correction target foot position / posture, and the final correction target hand position / posture By calculating the difference between the center of gravity and the perturbation of the body position with high accuracy, the perturbation of the body position is calculated from the perturbation of the center of gravity and the perturbation of the body position. May be.
【０１５４】また、脚腕のリンクを持つロボットの多リ
ンク動力学モデルであって、運動パターンにある拘束条
件を与えておいて、目標床反力の摂動を入力として目標
上***置・姿勢摂動量と重心位置・姿勢摂動量を出力さ
せるモデルを用いても良い。A multi-link dynamic model of a robot having a leg-arm link, in which a given constraint condition is given to a motion pattern, and a desired body reaction A model that outputs the amount and the amount of perturbation of the position and orientation of the center of gravity may be used.
【０１５５】ところで、腕を目標作業パターンから摂動
させたときの腕の慣性力摂動量およびまたは重力摂動量
の影響を考慮した摂動動力学モデルを用いると、制御装
置の負荷が大きくなる。By the way, if a perturbation dynamics model considering the influence of the amount of inertial force perturbation and / or the amount of gravitational perturbation when the arm is perturbed from the target work pattern is used, the load on the control device increases.
【０１５６】何故なら、腕の慣性力摂動量およびまたは
重力摂動量は、目標上***置・姿勢摂動量に影響され、
逆に目標上***置・姿勢摂動量は、腕の慣性力摂動量お
よびまたは重力摂動量に影響されるので、この相互作用
を同時に考慮してモデル挙動を算出することは、非常に
複雑な演算が必要となるからである。Because the amount of inertial force perturbation and / or the amount of gravitational perturbation of the arm is affected by the desired body position / posture perturbation,
Conversely, the target body position / posture perturbation is affected by the amount of inertial force perturbation of the arm and / or the amount of gravitational perturbation. Therefore, calculating the model behavior taking this interaction into account at the same time is a very complicated operation. Is necessary.
【０１５７】その問題を解決する手段として、以下の手
法を用いても良い。As a means for solving the problem, the following method may be used.
【０１５８】即ち、摂動動力学モデルでは、腕を目標作
業パターンから摂動させたときの腕の慣性力摂動量およ
びまたは重力摂動量の影響を無視し、腕は目標動作パタ
ーン通りにしか動かないものと仮定する。この仮定によ
り、モデルは摂動動力学モデルの詳細説明に例として挙
げた倒立振子モデルと同一形式に近似される。従って、
摂動動力学モデルの演算は極めて簡単になる。That is, in the perturbation dynamics model, the influence of the amount of inertial force perturbation and / or the amount of gravitational perturbation of the arm when the arm is perturbed from the target work pattern is ignored, and the arm only moves according to the target operation pattern. Assume that With this assumption, the model is approximated in the same form as the inverted pendulum model given as an example in the detailed description of the perturbation dynamics model. Therefore,
The calculation of the perturbation dynamics model becomes extremely simple.
【０１５９】腕メイン制御装置において、目標ハンド位
置・姿勢、目標上***置、最終修正目標ハンド位置・姿
勢および最終修正目標上***置から、腕を目標姿勢から
最終目標姿勢に摂動させたために生じた慣性力摂動量お
よびまたは重力摂動量を算出する。これは、従来からの
手法である多リンクマニピュレータの動力学演算を行う
ことにより得られる。これは、最終修正目標ハンド位置
・姿勢座標系で表す。In the arm main controller, the arm is perturbed from the target posture to the final target posture based on the target hand position / posture, target body position, final correction target hand position / posture, and final correction target body position. The inertial force perturbation and / or the gravitational perturbation are calculated. This can be obtained by performing a dynamic operation of a multi-link manipulator, which is a conventional method. This is represented by the final correction target hand position / posture coordinate system.
【０１６０】算出された慣性力摂動量およびまたは重力
摂動量を、センサによって検出された実対象物反力に加
え、対象物反力平衡制御装置に実対象物反力として出力
する。以上の手段により、腕の慣性力摂動量およびまた
は重力摂動量の影響を、摂動動力学モデルにおいて無視
した代わりに、作業対象物反力として考慮したこととな
る。腕の慣性力摂動量およびまたは重力摂動量の演算と
摂動動力学モデルの演算が独立して行われるので、複雑
な干渉演算が不要となり、演算量が小さくて済む。The calculated inertial force perturbation and / or gravitational perturbation are added to the real object reaction force detected by the sensor and output to the object reaction force balance control device as the real object reaction force. By the above means, the influence of the inertial force perturbation amount and / or the gravitational perturbation amount of the arm is ignored as the reaction force of the work object instead of being ignored in the perturbation dynamic model. Since the calculation of the amount of inertial force perturbation and / or the amount of gravitational perturbation of the arm and the calculation of the perturbation dynamic model are performed independently, a complicated interference calculation is not required, and the amount of calculation is small.
【０１６１】上記の如く、第１ないし第４の実施の形態
にあっては、少なくとも基体（上体２８）と、前記基体
に連結される複数本のリンク（脚リンク２および腕リン
ク３）からなる脚式移動ロボット（２足歩行ロボット
１）の姿勢制御装置において、前記ロボットの少なくと
も前記基体の目標軌跡を含む運動パターンと、前記ロボ
ットに作用する床反力の目標軌跡と、前記ロボットに作
用する床反力以外の外力の目標軌跡とを少なくとも含
む、前記ロボットの目標歩容を設定する目標歩容設定手
段（目標作業パターン生成器）、前記床反力以外の外力
を検出する外力検出手段（６軸力センサ５８）、前記検
出された外力と、前記目標軌跡で設定された床反力以外
の外力の偏差（目標全床反力中心点まわりの対象物反力
モーメント偏差）を演算する外力偏差演算手段（対象物
反力平衡制御装置。より具体的には、図８の実対象物反
力の座標変換およびその入出力）、前記床反力の摂動と
前記ロボットの重心位置および／または基体の位置の摂
動の関係を表現するモデル（摂動動力学モデル）、少な
くとも前記演算された外力の偏差に基づいて前記モデル
に入力すべきモデル入力量（モデルのための目標全床反
力モーメント摂動量）を演算するモデル入力量演算手段
（モデル制御則演算器およびその後の加算点での入出
力）、前記演算されたモデル入力量を前記モデルに入力
し、得られる前記重心位置および／または基体の摂動量
に応じて前記基体の目標軌跡を修正する、基体目標軌跡
修正量（修正目標上***置・姿勢）を演算する基体目標
軌跡修正量演算手段（対象物反力平衡制御装置。より具
体的には、摂動動力学モデル入力量を入力し、モデルの
挙動を演算し、モデル出力から目標上***置姿勢摂動量
（修正量）を求める部分）、少なくとも前記演算された
モデル入力量に応じて前記床反力の目標軌跡を修正す
る、床反力目標軌跡修正量（対象物反力平衡制御用補償
全床反力モーメント）を演算する床反力目標軌跡修正量
演算手段（モデル制御則演算器、より具体的にはモデル
制御則の一部）、および少なくとも前記演算された基体
目標軌跡修正量および床反力目標軌跡修正量に基づいて
前記ロボットの関節を変位させる関節変位手段（脚メイ
ン制御装置、アクチュエータ駆動装置８８、脚アクチュ
エータなど）、を備える如く構成した。As described above, in the first to fourth embodiments, at least the base (the upper body 28) and the plurality of links (the leg link 2 and the arm link 3) connected to the base are used. In the posture control device for a legged mobile robot (bipedal walking robot 1), a motion pattern including at least a target trajectory of the base of the robot, a target trajectory of a floor reaction force acting on the robot, and an action on the robot Gait setting means (target work pattern generator) for setting a desired gait of the robot, including at least a target trajectory of an external force other than a floor reaction force to be applied, and an external force detection means for detecting an external force other than the floor reaction force The (six-axis force sensor 58) performs a deviation between the detected external force and an external force other than the floor reaction force set in the target trajectory (object reaction force moment deviation around a target total floor reaction force center point). (Object object reaction force balance control device. More specifically, coordinate conversion and input / output of the actual object reaction force in FIG. 8), the perturbation of the floor reaction force, the position of the center of gravity of the robot, and And / or a model expressing a perturbation relationship of the position of the base (perturbation dynamic model), a model input amount to be input to the model based on at least the deviation of the calculated external force (a desired total floor reaction force for the model) Model input amount calculation means (model control law calculator and subsequent input / output at an addition point) for calculating the amount of moment perturbation; inputting the calculated model input amount to the model; Alternatively, a substrate target trajectory correction amount calculating means (object reaction force balance control) for calculating a substrate target trajectory correction amount (corrected target body position / posture) for correcting a target trajectory of the substrate in accordance with a perturbation amount of the substrate. More specifically, a part that inputs a perturbation dynamics model input amount, calculates the behavior of the model, and obtains a desired body position / posture perturbation amount (correction amount) from the model output), and at least the calculated model A floor reaction force target trajectory correction amount calculating means for calculating a floor reaction force target trajectory correction amount (compensated total floor reaction force moment for object reaction force balance control) for correcting the floor reaction force target trajectory according to the input amount. (A model control law calculator, more specifically a part of the model control law), and a joint for displacing the robot joint based on at least the calculated base target trajectory correction amount and floor reaction force target trajectory correction amount It is configured to include displacement means (leg main control device, actuator driving device 88, leg actuator, etc.).
【０１６２】また、前記モデル入力量演算手段は、前記
外力に静的に平衡する平衡重心位置の摂動量を算出する
平衡重心位置摂動量算出手段（最終到達目標重心位置摂
動量算出部）、を備え、前記算出された平衡重心位置に
前記モデルが収束するように前記モデル入力量を演算す
る如く構成した。The model input amount calculating means includes a balanced center of gravity position perturbation amount calculating means (final target target center of gravity position perturbation amount calculating section) for calculating a perturbation amount of a balanced center of gravity position statically balanced with the external force. The apparatus is configured to calculate the model input amount so that the model converges on the calculated balance center of gravity.
【０１６３】また、前記モデルが前記ロボットを倒立振
子で近似するモデル（摂動動力学モデル）である如く構
成した。Further, the robot is configured so as to be a model (perturbation dynamic model) that approximates the robot with an inverted pendulum.
【０１６４】また、前記平衡重心位置摂動量算出手段
は、前記算出された平衡重心位置の摂動量を所定の範囲
に制限するリミッタ２００，４００を備える如く構成し
た。In addition, the means for calculating the amount of perturbation of the position of the balanced center of gravity is configured to include limiters 200 and 400 for limiting the amount of perturbation of the calculated position of the center of gravity of the balanced to a predetermined range.
【０１６５】また、前記床反力目標軌跡修正量演算手段
は、前記演算された床反力目標軌跡修正量を所定の範囲
に制限するリミッタ３００，５００を備えるように構成
した。Further, the floor reaction force target trajectory correction amount calculating means is configured to include limiters 300 and 500 for limiting the calculated floor reaction force target trajectory correction amount to a predetermined range.
【０１６６】また、前記床反力の目標軌跡は、前記ロボ
ットに作用する床反力の目標中心点の軌跡を少なくとも
含む如く構成した。The target locus of the floor reaction force is configured to include at least the locus of the target center point of the floor reaction force acting on the robot.
【０１６７】また、前記床反力目標軌跡修正量演算手段
は、前記床反力目標軌跡修正量（対象物反力平衡制御補
償用全床反力モーメント）が、前記モデル入力量（モデ
ルのための目標全床反力モーメント摂動量）から前記外
力の偏差（目標全床反力中心点まわりの対象物反力モー
メント偏差）を減算した値と、前記床反力の目標中心点
まわりに作用するモーメントに動力学的に釣り合うよう
に、前記床反力目標軌跡修正量を演算する如く構成し
た。The floor reaction force target trajectory correction amount calculating means calculates the floor reaction force target trajectory correction amount (the total floor reaction force moment for the object reaction force balance control compensation) by using the model input amount (for the model). And a value obtained by subtracting the deviation of the external force (object reaction force moment deviation around the target total floor reaction force center point) from the target total floor reaction force moment perturbation amount, and acts around the target center point of the floor reaction force. The floor reaction force target trajectory correction amount is calculated so as to dynamically balance the moment.
【０１６８】また、前記床反力以外の外力が、前記リン
クを介して前記ロボットに作用する作業対象物（台車１
００）からの反力である如く構成した。Also, an external force other than the floor reaction force acts on the robot via the link (the bogie 1).
00).
【０１６９】また、前記ロボットが、前記基体に連結さ
れる２本の脚リンク２と２本の腕リンク３からなる脚式
移動ロボットである如く構成した。The robot is a legged mobile robot comprising two leg links 2 and two arm links 3 connected to the base.
【０１７０】また、少なくとも基体（上体２８）と、前
記基体に連結される複数本のリンク（脚リンク２、腕リ
ンク３）からなる脚式移動ロボットの姿勢制御装置にお
いて、前記ロボットの少なくとも前記基体の目標位置を
含む運動パターンと、前記ロボットに作用する床反力の
目標中心点の軌跡を少なくとも含む、前記ロボットの目
標歩容を設定する目標歩容設定手段（目標作業パターン
生成器）、前記リンクを介して前記ロボットに作用す
る、作業対象物からの反力を検出する対象物反力検出手
段（６軸力センサ５８）、前記検出された対象物反力を
前記目標床反力中心点まわりのモーメントとして変換す
る対象物反力モーメント変換手段（対象物反力平衡制御
装置）、前記変換された対象物反力モーメントに動力学
的に釣り合うように、前記目標中心点まわりの床反力モ
ーメントと前記ロボットの位置および姿勢を修正するロ
ボット位置・姿勢修正手段（対象物反力平衡制御装
置）、および前記修正された目標中心点まわりの床反力
モーメントと前記ロボットの位置・姿勢に基づいて前記
ロボットの関節を変位させる関節変位手段（脚メイン制
御装置、アクチュエータ駆動装置８８、脚アクチュエー
タなど）、を備える如く構成した。Further, in a posture control device for a legged mobile robot comprising at least a base (upper body 28) and a plurality of links (leg links 2 and arm links 3) connected to the base, at least A desired gait setting means (a desired work pattern generator) for setting a desired gait of the robot, including at least a movement pattern including a target position of the base body and a trajectory of a desired center point of a floor reaction force acting on the robot; Object reaction force detecting means (6-axis force sensor 58) for detecting a reaction force from a work object acting on the robot via the link, and using the detected object reaction force as the center of the target floor reaction force Object reaction force moment conversion means (object reaction force balance control device) for converting as a moment about a point, so as to dynamically balance the converted object reaction force moment Robot position / posture correction means (object reaction force balance control device) for correcting the floor reaction force moment about the target center point and the position and posture of the robot, and the floor reaction force moment about the corrected target center point And a joint displacing means (leg main control device, actuator driving device 88, leg actuator, etc.) for displacing the robot joint based on the position and posture of the robot.
【０１７１】また、少なくとも基体（上体２８）と、前
記基体に連結される複数本のリンク（脚リンク２、腕リ
ンク３）からなる脚式移動ロボットの姿勢制御装置にお
いて、前記ロボットの少なくとも前記基体の目標位置を
含む運動パターンを設定する目標歩容設定手段（目標作
業パターン生成器）、前記リンクを介して前記ロボット
に作用する、作業対象物からの反力を検出する対象物反
力検出手段（６軸力センサ５８）、前記検出された対象
物反力を所定の点、より具体的には目標床反力中心点ま
わりのモーメントとして変換する対象物反力モーメント
変換手段（対象物反力平衡制御装置）、前記変換された
対象物反力モーメントに動力学的につりあうように、前
記所定の点まわりの床反力モーメントと前記ロボットの
位置および姿勢を修正するロボット位置・姿勢修正手段
（対象物反力平衡制御装置）、および前記修正された所
定の点まわりの床反力モーメントと前記ロボットの位置
・姿勢に基づいて前記ロボットの関節を変位させる関節
変位手段（脚メイン制御装置、アクチュエータ駆動装置
８８、脚アクチュエータなど）、を備える如く構成し
た。Further, in a posture control device of a legged mobile robot comprising at least a base (upper body 28) and a plurality of links (leg links 2 and arm links 3) connected to the base, at least one of the robots Target gait setting means (target work pattern generator) for setting a motion pattern including a target position of the base, object reaction force detection for detecting a reaction force from a work object acting on the robot via the link Means (6-axis force sensor 58), object reaction force moment conversion means (object reaction force moment conversion means) which converts the detected object reaction force as a moment around a predetermined point, more specifically, a target floor reaction force center point. Force balance control device), the floor reaction force moment around the predetermined point and the position and posture of the robot so as to dynamically balance the converted object reaction force moment. Robot position / posture correcting means (object reaction force balance control device) to correct, and a joint for displacing a joint of the robot based on the corrected floor reaction force moment around the predetermined point and the position / posture of the robot It is configured to include displacement means (leg main control device, actuator driving device 88, leg actuator, etc.).
【０１７２】尚、上記した第１ないし第４の実施の形態
においては、上体リンクの曲げやひねりのためのアクチ
ュエータを設けなかったが、それを追加するとき、上体
アクチュエータ制御装置も必要となる。但し、上体リン
クの曲げやひねりは腕または脚の付け根側に関節を追加
したことと等価であるので、概念上、腕または脚のアク
チュエータとみなすことができる。即ち、上体アクチュ
エータ制御装置は、腕または脚の制御装置の一部として
含まれると考えることができる。In the first to fourth embodiments described above, the actuator for bending or twisting the upper body link is not provided, but when adding it, the upper body actuator control device is also required. Become. However, since bending or twisting of the upper body link is equivalent to adding a joint to the base of the arm or leg, it can be conceptually regarded as an arm or leg actuator. That is, the body actuator control device can be considered to be included as part of the arm or leg control device.
【０１７３】上記した第１ないし第４の実施の形態で
は、先に特開平５−３０５５８６号公報で提案したコン
プライアンス制御を用いているが、それ以外の手段を用
いても良い。脚制御に、そのコンプライアンス制御以外
の別の手段、たとえば、電動アクチュエータを電流指令
型のアンプによって制御する手段を用いて関節トルクを
制御し、その結果、間接的に床反力を制御する手段を用
いれば、足平２２Ｒ（Ｌ）に設けた６軸力センサ５６は
不要である。In the above-described first to fourth embodiments, the compliance control proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-305586 is used, but other means may be used. In the leg control, another means other than the compliance control, for example, means for controlling the joint torque using means for controlling the electric actuator by a current command type amplifier, and as a result, means for indirectly controlling the floor reaction force. If used, the 6-axis force sensor 56 provided on the foot 22R (L) is unnecessary.
【０１７４】更に、上記した第１ないし第４の実施の形
態において、腕の制御に、仮想コンプライアンス制御以
外の別の手段、たとえば、電動アクチュエータを電流指
令型のアンプによって制御する手段を用いて関節トルク
を制御し、その結果、間接的に対象物反力を制御しても
良い。その制御ではハンドの６軸力センサは不要である
が、対象物反力平衡制御装置のために、ハンドの６軸力
センサは設けるのが良い。Further, in the above-described first to fourth embodiments, the arm is controlled by using another means other than the virtual compliance control, for example, a means for controlling the electric actuator by a current command type amplifier. The torque may be controlled, and as a result, the object reaction force may be indirectly controlled. The control does not require the hand's six-axis force sensor, but it is preferable to provide the hand's six-axis force sensor for the object reaction force balance control device.
【０１７５】更に、上記した第１ないし第４の実施の形
態において、ハンドの６軸力センサの代わりに、関節ト
ルクから実対象物反力を推定する推定器を腕制御装置に
備えても良い。この推定器は、従来技術である外乱オブ
ザーバーを用いれば良い。Further, in the first to fourth embodiments described above, an estimator for estimating the actual object reaction force from the joint torque may be provided in the arm control device instead of the six-axis force sensor of the hand. . This estimator may use a disturbance observer which is a conventional technique.
【０１７６】更には、上記した第１ないし第４の実施の
形態において、特開平５−３０５５８６号で提案したコ
ンプライアンス制御に加えて、本出願人が特開平５−３
３７８４９号公報で提案した制御を加えても良い。但
し、その制御によって上体の位置や歩幅が修正されるの
で、腕制御においてハンドと作業対象物との相対位置関
係が重要な場合には、その制御によって修正される上体
の位置や歩幅の影響を考慮する必要がある。Further, in the above-described first to fourth embodiments, in addition to the compliance control proposed in JP-A-5-305586, the applicant of the present invention disclosed in
The control proposed in Japanese Patent No. 37849 may be added. However, since the body position and the stride length are corrected by the control, if the relative positional relationship between the hand and the work object is important in the arm control, the body position and the stride length corrected by the control are adjusted. The effects need to be considered.
【０１７７】更には、上記した第１ないし第４の実施の
形態において、床が平面でない場合でも、本出願人が特
開平５−３１８８４０号公報で提案した仮想平面を想定
する技術を用いて目標全床反力中心点や目標ＺＭＰを仮
想平面上に求めても良い。Further, in the above-described first to fourth embodiments, even when the floor is not a plane, the present applicant uses the technology assuming a virtual plane proposed in JP-A-5-318840. The total floor reaction force center point and the desired ZMP may be obtained on a virtual plane.
【０１７８】更には、上記した第１ないし第４の実施の
形態において、ロボット全体の姿勢が目標からずれて傾
くと、ハンドの位置・姿勢が絶対空間においてずれる。
この結果、対象物反力が目標対象物反力から大きくずれ
る場合がある。Further, in the first to fourth embodiments described above, if the posture of the entire robot is shifted from the target and tilts, the position and posture of the hand are shifted in absolute space.
As a result, the object reaction force may deviate significantly from the target object reaction force.
【０１７９】その問題点を解決するために、傾斜センサ
によって検出される実上***置・姿勢と目標上***置・
姿勢のずれに応じて上記の修正された最終目標ハンド位
置・姿勢をさらに補正することにより、ロボット全体の
姿勢が傾いても、ハンドの位置・姿勢が絶対空間におい
てずれないようにするのが、より好ましい。To solve the problem, the actual body position / posture detected by the tilt sensor and the target body position /
By further correcting the corrected final target hand position / posture according to the deviation of the posture, even if the posture of the entire robot is tilted, the position / posture of the hand is not deviated in absolute space. More preferred.
【０１８０】更には、上記した第１ないし第４の実施の
形態において、ブロック図は演算処理順序を変えるな
ど、種々の変形が可能である。Further, in the above-described first to fourth embodiments, various modifications can be made to the block diagrams, such as changing the operation processing order.
【０１８１】更には、上記した第１ないし第４の実施の
形態においてはＰＤ制御則を用いたが、それ以外の制御
則（たとえば、PID制御、状態フィードバック制御）な
どを用いても良い。Furthermore, in the first to fourth embodiments described above, the PD control law is used, but other control laws (for example, PID control, state feedback control) and the like may be used.
【０１８２】また、この発明を腕を備えた２足歩行の脚
式移動ロボットについて説明したが、腕を備えない脚式
移動ロボットにも有益であり、更に２足歩行ロボットに
限らず、多脚ロボットにも応用することができる。Although the present invention has been described with reference to a bipedal legged mobile robot having an arm, the present invention is also useful for a legged mobile robot without an arm. It can also be applied to robots.
【０１８３】[0183]
【発明の効果】脚式移動ロボットが予期できない外力、
より具体的には作業対象物から反力を受けても、動バラ
ンスをとって安定な姿勢を継続することができる。更
に、予め想定していなかった動作パターンでリンク、よ
り具体的には腕を動かして作業をするときに腕に発生す
る重力、慣性力だけでなく、作業対象から予期せぬ反作
用を受けても、動バランスをとって安定な姿勢を継続す
ることができる。According to the present invention, an external force which a legged mobile robot cannot expect,
More specifically, even when a reaction force is received from the work target, a stable posture can be maintained by maintaining a dynamic balance. Furthermore, not only a link in an operation pattern not assumed in advance, more specifically, not only gravity and inertia force generated in the arm when working with moving the arm, but also an unexpected reaction from the work target. Therefore, a stable posture can be maintained with a dynamic balance.
【０１８４】また、対象物反力が急変するときも、それ
に静的にバランスする位置にロボットの重心を移動させ
ることにより、傾きや転倒を効果的に抑制することがで
きる。また、ロボットの重心が移動する過渡期において
も、重心位置や床反力を適正に変化させて動バランスを
維持し続けることができる。Further, even when the reaction force of the object suddenly changes, by moving the center of gravity of the robot to a position that statically balances it, it is possible to effectively suppress tilting and falling. Further, even in the transition period in which the center of gravity of the robot moves, the position of the center of gravity and the floor reaction force can be appropriately changed to maintain the dynamic balance.
【図１】この発明に係る脚式移動ロボットの姿勢制御装
置を全体的に示す説明図である。FIG. 1 is an explanatory view showing an overall posture control device of a legged mobile robot according to the present invention.
【図２】図１に示す２足歩行ロボットの制御ユニットの
詳細を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing details of a control unit of the bipedal walking robot shown in FIG. 1;
【図３】この発明に係る脚式移動ロボットの姿勢制御装
置の構成および動作を機能的に示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram functionally showing the configuration and operation of a posture control device for a legged mobile robot according to the present invention.
【図４】図１に示す脚式移動ロボットが腕を使用して行
う作業を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing an operation performed by the legged mobile robot shown in FIG. 1 using an arm.
【図５】図３装置の目標作業パターン生成器が生成する
歩容における支持脚座標系を示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram showing a support leg coordinate system in a gait generated by a target work pattern generator of the apparatus in FIG. 3;
【図６】図５と同様に、図３装置の目標作業パターン生
成器が生成する歩容における支持脚座標系を示す説明図
である。6 is an explanatory diagram showing a supporting leg coordinate system in a gait generated by a target work pattern generator of the apparatus in FIG. 3, similarly to FIG. 5;
【図７】図３に示す対象物反力平衡制御装置の動作を説
明するタイミング・チャートである。FIG. 7 is a timing chart for explaining the operation of the object reaction force balance control device shown in FIG. 3;
【図８】図３に示す対象物反力平衡制御装置の詳細な構
成を示すブロック図の前半部である。FIG. 8 is a first half of a block diagram showing a detailed configuration of the object reaction force balance control device shown in FIG. 3;
【図９】図３に示す対象物反力平衡制御装置の詳細な構
成を示すブロック図の後半部である。9 is a latter half of a block diagram showing a detailed configuration of the object reaction force balance control device shown in FIG. 3;
【図１０】図９に示す対象物反力平衡制御装置の摂動動
力学モデルを示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram showing a perturbation dynamic model of the object reaction force balance control device shown in FIG. 9;
【図１１】図１０に示すモデルを倒立振子で近似した状
態を示す説明図である。11 is an explanatory diagram showing a state where the model shown in FIG. 10 is approximated by an inverted pendulum.
【図１２】図９に類似する、この発明の第２の実施の形
態を示す対象物反力平衡制御装置の詳細な構成を示すブ
ロック図の後半部である。FIG. 12 is a second half of a block diagram similar to FIG. 9 and showing a detailed configuration of the object reaction force balance control device according to the second embodiment of the present invention.
【図１３】図９に類似する、この発明の第３の実施の形
態を示す対象物反力平衡制御装置の詳細な構成を示すブ
ロック図の後半部である。FIG. 13 is a second half of a block diagram similar to FIG. 9 and showing a detailed configuration of the object reaction force balance control device according to the third embodiment of the present invention.
【図１４】図１１に類似する、この発明の第４の実施の
形態を示す倒立振子型摂動動力学モデルを示す説明図で
ある。FIG. 14 is an explanatory view similar to FIG. 11, showing an inverted pendulum type perturbation dynamics model showing a fourth embodiment of the present invention.
１ ２足歩行ロボット（脚式移動
ロボット） ２ 脚リンク ３ 腕リンク １０，１２，１４Ｒ，Ｌ 腰関節 １６Ｒ，Ｌ 膝関節 １８，２０Ｒ，Ｌ 足関節 ２２Ｒ，Ｌ 足平 ２８ 上体 ３０，３２，３４Ｒ，Ｌ 型関節 ３６Ｒ，Ｌ 肘関節 ３８，４０，４２Ｒ，Ｌ 手首関節 ４４Ｒ，Ｌ ハンド ５０ 制御ユニット ５６，５８ ６軸力センサ ６０ 傾斜センサ1 Biped walking robot (legged mobile robot) 2 Leg link 3 Arm link 10, 12, 14R, L hip joint 16R, L Knee joint 18, 20R, L Ankle joint 22R, L Foot 28 Upper body 30, 32, 34R, L-shaped joint 36R, L Elbow joint 38, 40, 42R, L Wrist joint 44R, L Hand 50 Control unit 56, 58 6-axis force sensor 60 Tilt sensor
Claims (11)
る複数本のリンクからなる脚式移動ロボットの姿勢制御
装置において、 ａ．前記ロボットの少なくとも前記基体の目標軌跡を含
む運動パターンと、前記ロボットに作用する床反力の目
標軌跡と、前記ロボットに作用する床反力以外の外力の
目標軌跡とを少なくとも含む、前記ロボットの目標歩容
を設定する目標歩容設定手段、 ｂ．前記床反力以外の外力を検出する外力検出手段、 ｃ．前記検出された外力と、前記目標軌跡で設定された
床反力以外の外力の偏差を演算する外力偏差演算手段、 ｄ．前記床反力の摂動と前記ロボットの重心位置および
／または基体の位置の摂動の関係を表現するモデル、 ｅ．少なくとも前記演算された外力の偏差に基づいて前
記モデルに入力すべきモデル入力量を演算するモデル入
力量演算手段、 ｆ．前記演算されたモデル入力量を前記モデルに入力
し、得られる前記重心位置および／または基体の摂動量
に応じて前記基体の目標軌跡を修正する、基体目標軌跡
修正量を演算する基体目標軌跡修正量演算手段、 ｇ．少なくとも前記演算されたモデル入力量に応じて前
記床反力の目標軌跡を修正する、床反力目標軌跡修正量
を演算する床反力目標軌跡修正量演算手段、および ｈ．少なくとも前記演算された基体目標軌跡修正量およ
び床反力目標軌跡修正量に基づいて前記ロボットの関節
を変位させる関節変位手段、を備えたことを特徴とする
脚式移動ロボットの姿勢制御装置。1. A posture control device for a legged mobile robot comprising at least a base and a plurality of links connected to the base, comprising: a. A motion pattern including at least a target trajectory of the base of the robot, a target trajectory of a floor reaction force acting on the robot, and a target trajectory of an external force other than the floor reaction force acting on the robot; Desired gait setting means for setting a desired gait; b. External force detecting means for detecting an external force other than the floor reaction force; c. External force deviation calculating means for calculating a deviation between the detected external force and an external force other than the floor reaction force set on the target trajectory; d. A model representing the relationship between the perturbation of the floor reaction force and the perturbation of the position of the center of gravity of the robot and / or the position of the base; e. Model input amount calculating means for calculating a model input amount to be input to the model based on at least the calculated deviation of the external force; f. A base target trajectory correction for calculating a base target trajectory correction amount by inputting the calculated model input amount to the model and correcting a target trajectory of the base according to the obtained center of gravity position and / or a perturbation amount of the base. Quantity calculation means, g. A floor reaction force target trajectory correction amount calculating means for calculating a floor reaction force target trajectory correction amount, which corrects the floor reaction force target trajectory according to at least the calculated model input amount; and h. A posture control device for a legged mobile robot, comprising: joint displacement means for displacing a joint of the robot based on at least the calculated base target trajectory correction amount and floor reaction force target trajectory correction amount.
算出する平衡重心位置摂動量算出手段、を備え、前記算
出された平衡重心位置に前記モデルが収束するように前
記モデル入力量を演算することを特徴とする請求項１項
記載の脚式移動ロボットの姿勢制御装置。2. The method according to claim 1, wherein the model input amount calculation means includes: j. Means for calculating a perturbation amount of a balanced center of gravity position which statically balances with the external force, and calculates the model input amount so that the model converges on the calculated balanced center of gravity position. The attitude control device for a legged mobile robot according to claim 1, wherein:
近似するモデルであることを特徴とする請求項１項また
は２項記載の脚式移動ロボットの姿勢制御装置。3. The posture control device for a legged mobile robot according to claim 1, wherein the model is a model that approximates the robot with an inverted pendulum.
に制限するリミッタ、を備えることを特徴とする請求項
２項または３項記載の脚式移動ロボットの姿勢制御装
置。4. The balance center-of-gravity position perturbation amount calculating means, k. 4. The posture control device for a legged mobile robot according to claim 2, further comprising a limiter that limits a perturbation amount of the calculated balance center of gravity position to a predetermined range.
に制限するリミッタ、を備えることを特徴とする請求項
１項ないし４項のいずれかに記載の脚式移動ロボットの
姿勢制御装置。5. The floor reaction force target trajectory correction amount calculating means, comprising: The attitude control device for a legged mobile robot according to any one of claims 1 to 4, further comprising a limiter that limits the calculated floor reaction force target trajectory correction amount to a predetermined range.
に作用する床反力の目標中心点の軌跡を少なくとも含む
ことを特徴とする請求項１項ないし５項記載の脚式移動
ロボットの姿勢制御装置。6. The legged mobile robot according to claim 1, wherein the target trajectory of the floor reaction force includes at least a trajectory of a target center point of the floor reaction force acting on the robot. Attitude control device.
前記床反力目標軌跡修正量が、前記モデル入力量から前
記外力の偏差を減算した値と、前記床反力の目標中心点
まわりに作用するモーメントに動力学的に釣り合うよう
に、前記床反力目標軌跡修正量を演算することを特徴と
する請求項６項記載の脚式移動ロボットの姿勢制御装
置。7. The floor reaction force target trajectory correction amount calculating means,
The floor reaction force target trajectory correction amount is dynamically adjusted to a value obtained by subtracting the deviation of the external force from the model input amount and a moment acting around a target center point of the floor reaction force. 7. The posture control device for a legged mobile robot according to claim 6, wherein a correction amount of a force target trajectory is calculated.
介して前記ロボットに作用する作業対象物からの反力で
あることを特徴とする請求項１項ないし７項のいずれか
に記載の脚式移動ロボットの姿勢制御装置。8. The apparatus according to claim 1, wherein the external force other than the floor reaction force is a reaction force from a work object acting on the robot via the link. Posture control device for a legged mobile robot.
２本の脚リンクと２本の腕リンクからなる脚式移動ロボ
ットであることを特徴とする請求項１項ないし７項のい
ずれかに記載の脚式移動ロボットの姿勢制御装置。9. The robot according to claim 1, wherein the robot is a legged mobile robot including two leg links and two arm links connected to the base. A posture control device for a legged mobile robot as described in the above.
れる複数本のリンクからなる脚式移動ロボットの姿勢制
御装置において、 ａ．前記ロボットの少なくとも前記基体の目標位置を含
む運動パターンと、前記ロボットに作用する床反力の目
標中心点の軌跡を少なくとも含む、前記ロボットの目標
歩容を設定する目標歩容設定手段、 ｂ．前記リンクを介して前記ロボットに作用する、作業
対象物からの反力を検出する対象物反力検出手段、 ｃ．前記検出された対象物反力を前記目標床反力中心点
まわりのモーメントとして変換する対象物反力モーメン
ト変換手段、 ｄ．前記変換された対象物反力モーメントに動力学的に
釣り合うように、前記目標中心点まわりの床反力モーメ
ントと前記ロボットの位置および姿勢を修正するロボッ
ト位置・姿勢修正手段、および ｅ．前記修正された目標中心点まわりの床反力モーメン
トと前記ロボットの位置・姿勢に基づいて前記ロボット
の関節を変位させる関節変位手段、を備えたことを特徴
とする脚式移動ロボットの姿勢制御装置。10. A posture control device for a legged mobile robot comprising at least a base and a plurality of links connected to the base, comprising: a. Target gait setting means for setting a desired gait of the robot, including at least a movement pattern including a target position of the base of the robot and a locus of a target center point of a floor reaction force acting on the robot; b. Object reaction force detecting means for detecting a reaction force from a work object acting on the robot via the link; c. Object reaction force moment conversion means for converting the detected object reaction force as a moment about the desired floor reaction force center point; d. Robot position / posture correction means for correcting the floor reaction force moment about the target center point and the position and posture of the robot so as to dynamically balance the converted object reaction force moment; and e. A posture control device for a legged mobile robot, comprising: joint displacement means for displacing a joint of the robot based on the floor reaction force moment about the corrected target center point and the position and posture of the robot. .
れる複数本のリンクからなる脚式移動ロボットの姿勢制
御装置において、 ａ．前記ロボットの少なくとも前記基体の目標位置を含
む運動パターンを設定する目標歩容設定手段、 ｂ．前記リンクを介して前記ロボットに作用する、作業
対象物からの反力を検出する対象物反力検出手段、 ｃ．前記検出された対象物反力を所定の点まわりのモー
メントとして変換する対象物反力モーメント変換手段、 ｄ．前記変換された対象物反力モーメントに動力学的に
つりあうように、前記所定の点まわりの床反力モーメン
トと前記ロボットの位置および姿勢を修正するロボット
位置・姿勢修正手段、および ｅ．前記修正された所定の点まわりの床反力モーメント
と前記ロボットの位置・姿勢に基づいて前記ロボットの
関節を変位させる関節変位手段、を備えたことを特徴と
する脚式移動ロボットの姿勢制御装置。11. A posture control device for a legged mobile robot comprising at least a base and a plurality of links connected to the base, comprising: a. Target gait setting means for setting a motion pattern including a target position of at least the base of the robot; b. Object reaction force detecting means for detecting a reaction force from a work object acting on the robot via the link; c. Object reaction force moment conversion means for converting the detected object reaction force as a moment about a predetermined point; d. Robot position / posture correction means for correcting the floor reaction force moment about the predetermined point and the position and posture of the robot so as to dynamically balance the converted object reaction force moment; and e. A posture control device for a legged mobile robot, comprising: joint displacement means for displacing a joint of the robot based on the corrected floor reaction force moment about the predetermined point and the position and posture of the robot. .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36441297A JP3672426B2 (en) | 1996-12-19 | 1997-12-19 | Posture control device for legged mobile robot |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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|---|---|
| JP (1) | JP3672426B2 (en) |
Cited By (29)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005022081A (en) * | 1999-11-25 | 2005-01-27 | Sony Corp | Robot device and its controlling method |
| WO2005072916A1 (en) * | 2004-01-28 | 2005-08-11 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Leg-equipped robot and leg-equipped robot walk control method |
| WO2006013779A1 (en) | 2004-08-02 | 2006-02-09 | Honda Motor Co., Ltd. | Gait pattern generating device and controller of legged mobile robot |
| WO2006013778A1 (en) * | 2004-08-02 | 2006-02-09 | Honda Motor Co., Ltd. | Control method of leg type moving robot |
| WO2006025616A1 (en) * | 2004-09-03 | 2006-03-09 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Legged robot, method of controlling the robot, and device and method for producing gait data |
| WO2006040867A1 (en) * | 2004-10-15 | 2006-04-20 | Honda Motor Co., Ltd. | Controller of leg type moving robot |
| WO2006040868A1 (en) | 2004-10-15 | 2006-04-20 | Honda Motor Co., Ltd. | Gait generator of legged mobile robot |
| US7112938B2 (en) | 2002-05-01 | 2006-09-26 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Attitude control device of mobile robot |
| US7136722B2 (en) | 2002-02-12 | 2006-11-14 | The University Of Tokyo | Method for generating a motion of a human type link system |
| JP2007160428A (en) * | 2005-12-12 | 2007-06-28 | Honda Motor Co Ltd | Walking figure generating device of legged mobile robot |
| JP2007185763A (en) * | 2005-12-12 | 2007-07-26 | Honda Motor Co Ltd | Controller of legged mobile robot |
| KR100837988B1 (en) * | 2000-11-20 | 2008-06-13 | 소니 가부시끼 가이샤 | Device and method for controlling operation of legged robot, and robot device |
| JP2008534304A (en) * | 2005-03-30 | 2008-08-28 | 本田技研工業株式会社 | Control system and control method for legged robot using two-stage disturbance response method |
| JP2008229845A (en) * | 2008-06-16 | 2008-10-02 | Toyota Motor Corp | Leg type robot and walking control method of leg type robot |
| JP2008229847A (en) * | 2008-07-04 | 2008-10-02 | Toyota Motor Corp | Leg type robot and walking control method of leg type robot |
| JP2009095959A (en) * | 2007-10-19 | 2009-05-07 | Sony Corp | Control system, control method, and robot apparatus |
| US7664572B2 (en) | 2002-04-26 | 2010-02-16 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Control device of legged mobile robot |
| US7840309B2 (en) | 2004-12-24 | 2010-11-23 | Honda Motor Co., Ltd. | Gait generating device of legged mobile robot |
| US7877165B2 (en) | 2004-12-14 | 2011-01-25 | Honda Motor Co., Ltd. | Handshake legged mobile robot control system |
| CN102486648A (en) * | 2010-12-03 | 2012-06-06 | 北京理工大学 | Autonomic mobile robot platform |
| JP2012245574A (en) * | 2011-05-25 | 2012-12-13 | Honda Motor Co Ltd | Moving body control device |
| JP2012250569A (en) * | 2011-05-31 | 2012-12-20 | Toyota Technical Development Corp | Method for estimating centroid angle, and inverted-wheel-type traveling body controlled by the method |
| JP2014508658A (en) * | 2011-03-23 | 2014-04-10 | エスアールアイ インターナショナル | High performance remote manipulator system |
| KR101438970B1 (en) * | 2012-12-27 | 2014-09-15 | 현대자동차주식회사 | Method for controlling walking of robot |
| US9020642B2 (en) | 2012-01-17 | 2015-04-28 | Seiko Epson Corporation | Robot controller, robot system, robot control method |
| US9050721B2 (en) | 2012-01-17 | 2015-06-09 | Seiko Epson Corporation | Robot controller, robot system, robot control method |
| JP2015208790A (en) * | 2014-04-24 | 2015-11-24 | トヨタ自動車株式会社 | Device and method of estimating center of gravity |
| JP2017213319A (en) * | 2016-06-02 | 2017-12-07 | 株式会社ブリヂストン | Joint torque measurement method, inverse dynamics calculation system, and joint torque measurement program |
| JP2020501918A (en) * | 2016-12-13 | 2020-01-23 | ボストン ダイナミクス，インコーポレイテッド | Whole-body manipulation for legged robots using dynamic balance |
-
1997
- 1997-12-19 JP JP36441297A patent/JP3672426B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (55)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005022081A (en) * | 1999-11-25 | 2005-01-27 | Sony Corp | Robot device and its controlling method |
| KR100837988B1 (en) * | 2000-11-20 | 2008-06-13 | 소니 가부시끼 가이샤 | Device and method for controlling operation of legged robot, and robot device |
| US7136722B2 (en) | 2002-02-12 | 2006-11-14 | The University Of Tokyo | Method for generating a motion of a human type link system |
| US7664572B2 (en) | 2002-04-26 | 2010-02-16 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Control device of legged mobile robot |
| US7112938B2 (en) | 2002-05-01 | 2006-09-26 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Attitude control device of mobile robot |
| WO2005072916A1 (en) * | 2004-01-28 | 2005-08-11 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Leg-equipped robot and leg-equipped robot walk control method |
| US7378812B2 (en) | 2004-01-28 | 2008-05-27 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Legged robot and legged robot walking control method |
| JP2006043797A (en) * | 2004-08-02 | 2006-02-16 | Honda Motor Co Ltd | Gait generating device and control device of legged mobile robot |
| JP4828424B2 (en) * | 2004-08-02 | 2011-11-30 | 本田技研工業株式会社 | Control method for legged mobile robot |
| KR101209097B1 (en) | 2004-08-02 | 2012-12-06 | 혼다 기켄 고교 가부시키가이샤 | Gait pattern generating device and controller of legged mobile robot |
| US8793015B2 (en) | 2004-08-02 | 2014-07-29 | Honda Motor Co., Ltd. | Control method for legged mobile robot |
| US7991508B2 (en) | 2004-08-02 | 2011-08-02 | Honda Motor Co., Ltd. | Gait generating system and control device of legged mobile robot |
| JPWO2006013778A1 (en) * | 2004-08-02 | 2008-05-01 | 本田技研工業株式会社 | Control method for legged mobile robot |
| EP2177324A1 (en) | 2004-08-02 | 2010-04-21 | Honda Motor Co., Ltd. | Gait generating system and control device of legged mobile robot |
| WO2006013778A1 (en) * | 2004-08-02 | 2006-02-09 | Honda Motor Co., Ltd. | Control method of leg type moving robot |
| WO2006013779A1 (en) | 2004-08-02 | 2006-02-09 | Honda Motor Co., Ltd. | Gait pattern generating device and controller of legged mobile robot |
| EP2172312A1 (en) | 2004-08-02 | 2010-04-07 | Honda Motor Co., Ltd. | Gait generating system and control device of legged mobile robot |
| WO2006025616A1 (en) * | 2004-09-03 | 2006-03-09 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Legged robot, method of controlling the robot, and device and method for producing gait data |
| US7848849B2 (en) | 2004-10-15 | 2010-12-07 | Honda Motor Co., Ltd. | Controller of leg type moving robot |
| JP4808626B2 (en) * | 2004-10-15 | 2011-11-02 | 本田技研工業株式会社 | Gait generator for legged mobile robot |
| WO2006040867A1 (en) * | 2004-10-15 | 2006-04-20 | Honda Motor Co., Ltd. | Controller of leg type moving robot |
| WO2006040868A1 (en) | 2004-10-15 | 2006-04-20 | Honda Motor Co., Ltd. | Gait generator of legged mobile robot |
| KR101131776B1 (en) | 2004-10-15 | 2012-04-06 | 혼다 기켄 고교 가부시키가이샤 | Gait generator of legged mobile robot |
| KR101131775B1 (en) * | 2004-10-15 | 2012-04-05 | 혼다 기켄 고교 가부시키가이샤 | Controller of leg type moving robot |
| JPWO2006040868A1 (en) * | 2004-10-15 | 2008-05-15 | 本田技研工業株式会社 | Gait generator for legged mobile robot |
| US7734377B2 (en) | 2004-10-15 | 2010-06-08 | Honda Motor Co., Ltd. | Gait generator of legged mobile robot |
| JP2006110676A (en) * | 2004-10-15 | 2006-04-27 | Honda Motor Co Ltd | Control device of legged mobile robot |
| US7877165B2 (en) | 2004-12-14 | 2011-01-25 | Honda Motor Co., Ltd. | Handshake legged mobile robot control system |
| KR101214434B1 (en) | 2004-12-24 | 2012-12-21 | 혼다 기켄 고교 가부시키가이샤 | Gait generating device of legged mobile robot |
| US7840309B2 (en) | 2004-12-24 | 2010-11-23 | Honda Motor Co., Ltd. | Gait generating device of legged mobile robot |
| JP2008534304A (en) * | 2005-03-30 | 2008-08-28 | 本田技研工業株式会社 | Control system and control method for legged robot using two-stage disturbance response method |
| JP4641252B2 (en) * | 2005-12-12 | 2011-03-02 | 本田技研工業株式会社 | Gait generator for legged mobile robot |
| JP2007160428A (en) * | 2005-12-12 | 2007-06-28 | Honda Motor Co Ltd | Walking figure generating device of legged mobile robot |
| JP2007185763A (en) * | 2005-12-12 | 2007-07-26 | Honda Motor Co Ltd | Controller of legged mobile robot |
| US8204625B2 (en) | 2005-12-12 | 2012-06-19 | Honda Motor Co., Ltd. | Gait creation device of leg-type mobile robot |
| EP1974871A4 (en) * | 2005-12-12 | 2009-09-02 | Honda Motor Co Ltd | Gait creation device of leg-type mobile robot |
| JP2009095959A (en) * | 2007-10-19 | 2009-05-07 | Sony Corp | Control system, control method, and robot apparatus |
| US8463433B2 (en) | 2007-10-19 | 2013-06-11 | Sony Corporation | Control system, control method, and robot apparatus |
| JP2008229845A (en) * | 2008-06-16 | 2008-10-02 | Toyota Motor Corp | Leg type robot and walking control method of leg type robot |
| JP2008229847A (en) * | 2008-07-04 | 2008-10-02 | Toyota Motor Corp | Leg type robot and walking control method of leg type robot |
| CN102486648A (en) * | 2010-12-03 | 2012-06-06 | 北京理工大学 | Autonomic mobile robot platform |
| US9527207B2 (en) | 2011-03-23 | 2016-12-27 | Sri International | Dexterous telemanipulator system |
| JP2014508658A (en) * | 2011-03-23 | 2014-04-10 | エスアールアイ インターナショナル | High performance remote manipulator system |
| JP2012245574A (en) * | 2011-05-25 | 2012-12-13 | Honda Motor Co Ltd | Moving body control device |
| JP2012250569A (en) * | 2011-05-31 | 2012-12-20 | Toyota Technical Development Corp | Method for estimating centroid angle, and inverted-wheel-type traveling body controlled by the method |
| US9020642B2 (en) | 2012-01-17 | 2015-04-28 | Seiko Epson Corporation | Robot controller, robot system, robot control method |
| US9050721B2 (en) | 2012-01-17 | 2015-06-09 | Seiko Epson Corporation | Robot controller, robot system, robot control method |
| US9517562B2 (en) | 2012-01-17 | 2016-12-13 | Seiko Epson Corporation | Robot controller, robot system, robot control method |
| KR101438970B1 (en) * | 2012-12-27 | 2014-09-15 | 현대자동차주식회사 | Method for controlling walking of robot |
| JP2015208790A (en) * | 2014-04-24 | 2015-11-24 | トヨタ自動車株式会社 | Device and method of estimating center of gravity |
| JP2017213319A (en) * | 2016-06-02 | 2017-12-07 | 株式会社ブリヂストン | Joint torque measurement method, inverse dynamics calculation system, and joint torque measurement program |
| JP2020501918A (en) * | 2016-12-13 | 2020-01-23 | ボストン ダイナミクス，インコーポレイテッド | Whole-body manipulation for legged robots using dynamic balance |
| JP2021059011A (en) * | 2016-12-13 | 2021-04-15 | ボストン ダイナミクス，インコーポレイテッド | Whole body manipulation on legged robot using dynamic balance |
| JP2022020784A (en) * | 2016-12-13 | 2022-02-01 | ボストン ダイナミクス，インコーポレイテッド | Total body manipulation on leg robot using dynamic balance |
| US11667343B2 (en) | 2016-12-13 | 2023-06-06 | Boston Dynamics, Inc. | Whole body manipulation on a legged robot using dynamic balance |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3672426B2 (en) | 2005-07-20 |
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