WO2004082900A1

WO2004082900A1 - ロボット装置及びその制御方法

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Publication number: WO2004082900A1
Application number: PCT/JP2004/003917
Authority: WO
Inventors: Tomohisa Moridaira
Original assignee: Sony Corporation
Priority date: 2003-03-23
Filing date: 2004-03-23
Publication date: 2004-09-30
Also published as: US20050228540A1; EP1607191A1; CN100344416C; CN1697723A

Abstract

本発明は、エンターテインメント性を格段と向上し得るロボット装置及びその制御方法を実現するものである。胴体部に多段階の関節機構を有する複数の脚部がそれぞれ連結されたロボット装置及びその制御方法において、外部及び又は内部の状態を検知した後、当該検知された外部及び又は内部の状態が、ユーザの腕によって抱上げられた状態又は持ち上げられた状態にあるか否かを判断し、当該判断結果に基づいて、各関節機構の動作を停止させるように駆動系を制御するようにした。

Description

ロボット装置及びその制御方法技術分野

本発明はロボット装置及びその制御方法に関し、例えばヒュ一マノィド型の口ボットに適用して好適なものである。

明

背景技術田

近年、 2足歩行型のヒユーマノィド型のロボットが多くの企業等において開発され、商品化されている。そしてこのようなロボットの中には、 CCD ( . Char e Coupled D e v i c e ) カメラやマイクロホン等の各種外部センサが搭載され、 'これら外部センサの出力に基づいて外部状況を認識し、認識結果に基づいて自律的に行動し得るようになされたものなどもある。 ' また最近に至っては、自律型のヒュ一マノィド型ロボットのうちの比較的小型のものについて、ユーザに抱き上げられたときに、その抱上げ状態を検出し、当該検出結果に応じて、自己の姿勢をユーザが抱き易いと考えられる所定姿勢（以下、これを抱上げ姿勢と呼ぶ）に移行させたり、体全体を脱力させる機能を備えたものも提案されている。発明の開示

しかしながら、図 25 (A) に示すように、上述のようにロボット RBが自己の姿勢を所定の抱上げ姿勢に移行させたとしても、関節部分が硬い状態のままではロボット RBの重心の偏り等のためにユーザに抱き難さを感じさせ（図 25 ( B) )、逆にロボット RBを脱力状態にして関節部分を柔らかい状態にし過ぎてもユーザの腕の中での据わりが悪いため抱き難さを感じさせる（図 25 (C) ) 問題がある。またユーザは、ロボット R Bを持ち上げて腕の中に収めた抱き上げた状態において、あたかもぬいぐるみのように、そのロボット R Bの姿勢を自分の手で様々な姿勢に変化させたいと思うとも考えられる。そのためにはロボット R Bを完全に脱力状態にさせる必要があるが、このようにすると各種ァクチユエ一夕に逆起電力を発生させるといったハードウェア的な弊害をもたらす問題がある。

そこで、各関節を若干柔らかくしながらも一定の硬さを保ち、かつユーザの抱き方に対して倣うような制御をロボットにかけるようにすれば、ロボットの抱き心地を人間の子供を抱き上げたときの抱き心地と近いものとすることができ、また各種ァクチユエ一夕に逆起電力を発生させるといったハードウエア的な弊害を有効に防止し得るものと考えられる。 '

一方、上述のような抱上げ制御機能が搭載されたロボットにおいては、ユーザに抱き上げられたこと確実に検出するための仕組みが必要となる。例えばロボットがユーザに抱き上げられた場合にこれを検知できず、床面上に置かれた状態と同様に稼働していると、関節部分にユーザの指を挟んだり、ロボットの手足がュ —ザにぶっかるなどして、ユーザに思わぬ怪我を負わせることにもなりかねないさらにこのようにユーザにより抱き上げられることを前提としたロボットでは、抱き上げられた状態でのロボットの姿勢や状態のみならず、床面に下ろされる際のロボットの機体の姿勢や状態についても考慮する必要がある。

実際上、床面に下ろされる直前や下ろされた後もかかる抱：げ姿勢や脱力状態が維持されるようでは、抱き下ろす際のロボットの取り扱いが面倒であり、またヒユーマノィド型でありながら生物感のない不自然さをユーザに感じさせることにより、エンターティンメントロボヅトとしてのェン夕一ティンメント性を損なう問題がある。 - また上述のような抱上げ姿勢や脱力状態はロボットにとつて不安定な姿勢や状態であることから、接地後にバランスを崩して転倒し、機体に傷が生じたり、または収納されたデバイスが破損するといつた事故が生じるおそれもある。発明の開示

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、エンターティンメント性ゃ安全性を格段と向上し得るロボット装置及びその制御方法を提案しょうとするものである。

かかる課題を解決するため本発明においては、可動部を有するロボット装置において、口ポット装置に外力が作用する作用点を検出する作用点検出手段と、口ボット装置の重心を検出する重心検出手段と、ロボット装置の一部が床面と接地する接地予定領域を算出する接地予定領域算出手段とを設け、制御手段が、ロボット装置が外力により離床された際に、駆動手段を制御することにより、作用点及び重心を接地予定領域上の空間内に収納されるように可動部を制御するようにし/ L o

この結果このロボット装置は、接地後の転倒を未然かつ有効に防止すると共に、通常、人間が行う接地の際の身構えるかのような動作を発現することができる o

また本発明においては、可動部を有するロボット装置の制御方法において、口ボット装置に外力が作用する作用点及びロボット装置の重心を検出すると共に、ロボット装置の一部が床面と接地する接地予定領域を算出する第 1のステップと

、ロボット装置が外力により離床された際に、作用点及び重心を接地予定領域上の空間内に収納されるように可動部を制御する第 2のステップとを設けるように. した。

この結果このロボット装置の制御方法によれば、接地後のロボット装置の転倒を未然かつ有効に防止すると共に、通常、人間が行う接地の際の身構えるかのような動作をロボット装置に発現させることができる。

さらに本発明においては、可動部を有するロボット装置において、ロボット装置の重心を検出する重心検出手段とロボット装置と床面との接地部位を算出する接地部位算出手段と、ロボット装置の重心と接地部位との距離を算出する距離算出手段とを設け、ロボット装置の重心と接地部位との距離に基づいて抱上げ検出を行うようにした。

この結果このロボット装置では、特別なセンサ等を必要とすることなく、持ち上げられたことを確実に検知することができ、かくして持上げ状態時における口ボット装置の稼働に起因するユーザの怪我の発生等を有効に防止して、ユーザの安全性を確保することができる。，

さらに本発明においては、可動部を有するロボット装置の制御方法において、ロボット装置の重心を検出すると共に、ロボット装置と床面との接地部位を算出する第 1のステップと、ロボット装置の重心と接地部位との距離を算出する'第 2 のステップと、算出した距離に基づいて抱上げ検出を行う第 3のステップとを設けるようにした。 .

この結果このロボット装置の制御方法によれば、特別なセンサ等を必要とすることなく、持ち上げられたことを確実に検知することができ、かくして持上げ状態時におけるロボット装置の稼働に起因するユーザの怪我の発生等を有効に防止して、ュ一ザの安全性を確保することができる。

さらに本発明においては、胴体部に多段階の関節機構を有する複数の脚部がそれそれ連結されたロボット装置において、外部及び又は内部の状態を検知するセンサ手段と、センサ手段によって検知された外部及び又は内部の状態が、ユーザの腕によって抱上げられた状態又は持ち上げられた状態にあるか否かを判断する状態判断手段と、状態判断手段による判断結果に基づいて、各関節機樺の動作を停止させるように駆動系を制御する制御手段とを設けるようにした。

この結果このロボット装置では、ユーザによって抱上げられた状態又は持ち上げられた状態で、各脚部を動かすことを未然に防止することによって、ユーザの安全性を確保することができる。

さらに本発明においては、胴体部に多段階の関節機構を有する複数の脚部がそれそれ連結されたロボット装置において、ユーザの腕によって抱上げられた状態にあるとき、各脚部の姿勢を腕に対して倣わせるように、各関節機構を動作させる駆動系を制御する制御手段を設けるようにした。

この結果このロボット装置では、ユーザによって抱上げられた状態にあるとき、ユーザに対してあたかも人間の子供を抱上げた時に近い反応を持たせることができる。

さらに本発明においては、胴体部に多段階の関節機構を有する複数の脚部がそれそれ連結されたロボット装置において、ュ一ザの腕によって抱上げられた状態又は持ち上げられた状態が解除されたときの胴体部の姿勢を判断して、当該判断結果に従って各脚部に対応する各関節機構を動作させる駆動系を制御する制御手段を設けるようにした。

この結果このロボット装置は、ユーザの腕によって抱上げられた状態又は持ち上げられた状態が解除された後の安全性の確保や見た目の自然さを表現することができる。

さらに本発明においては、胴体部に多段階の関節機構を有する複数の脚部がそれそれ連結されたロボット装置の制御方法において、外部及び又は内部の状態を検知した後、当該検知された外部及び又は内部の状態が、ユーザの腕によって抱上げられた状態又は持ち上げられた状態にあるか否かを判断し、当該判断結果に基づいて、各関節機構の動作を停止させるように駆動系を制御するようにした。この結果このロボット装置の制御方法では、ユーザによって抱き上げられた状態又は持ち上げられた状態で、各脚部を動かすことを未然に防止することによつて、ユーザの安全性を確保することができる。

さらに本発明においては、胴体部に多段階の関節機構を有する複数の脚¾がそれぞれ連結されたロボット装置の制御方法において、ユーザによって抱き上げられた状態にあるとき、各脚部の姿勢を腕に対して倣わせるように、各関節機構を動作させる駆動系を制御するようにした。

この結果このロボヅト装置の制御方法では、ユーザの腕によって抱上げられた状態にあるとき、ユーザに対してあたかも人間の子供を抱上げた時に近い反応を持たせることができる。さらに本発明においては、胴体部に多段階の関節機構を有する複数の脚部がそれぞれ連結されたロボット装置の制御方法において、ユーザによって抱き上げられた状態又は持ち上げられた状態が解除されたときの胴体部の姿勢を判断して、当該判断結果に従って各脚部に対応する各関節機構を動作させる駆動系を制御するよつにした。 .

この結果このロボット装置の制御方法では、ユーザによって抱き上げられた状態又は持ち上げられた状態が解除された後の安全性の確保や見た目の自然さを表現することができる。

本発明によれば、可動部を有するロボット装置において、ロボット装置に外力が作用する作用点を検出する作用点検出手段と、ロボット装置の重心を検出する重心検出手段と、ロボット装置の一部が床面と接地する接地予定領域を算出する接地予定領域算出手段とを設け、制御手段が、ロボット装置が外力により離床された際に、駆動手段を制御することにより、作用点及び重心を接地予定領域上の空間内に収納されるように可動部を制御するようにしたことにより、接地後の転倒を未然かつ有効に防止すると共に、あたかも人間が行うような接地の際に身を整えるかのような動作を発現することができ、かくしてエンターテインメント性を格段と向上し得るロボット装置を実現できる。

また本発明によれば、可動部を有するロボット装置の制御方法において、ロボツト装置に外力が作用する作用点及びロボット装置の重心を検出すると共に、口ボット装置の一部が床面と接地する接地予定領域を算出する第 1のステップと、ロボット装置が外力により離床された際に、作用点及び重心を接地予定領域上の空間内に収納されるように可動部を制御する第 2のステップとを設けるようにしたことにより、接地後のロボット装置の転倒を未然かつ有効に防止すると共に、あたかも人間が行うような接地の際に身を整えるかのような動作をロボット装置に発現させることができ、かくしてエンターティンメント性を格段と向上し得るロボット装置の制御方法を実現できる。

さらに本発明によれば、可動部を有するロボット装置において、ロボット装置の重心を検出する重心検出手段とロボヅト装置と床面との接地部位を算出する接地部位算出手段と、ロボット装置の重心と接地部位との距離を算出する距離算出手段とを設け、ロボット装置の重心と接地部位との距離に基づいて抱上げ検出を

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行うようにしたことにより、特別なセンサ等を必要とすることなく、持ち上げられたことを確実に検知することができる。かくするにっき持上げ状態時におけるロボット装置の稼働に起因するュ一ザの怪我の発生等を有効に防止して、ユーザの安全性を確保することができ、かくしてエンターテインメント性を格段と向上し得るロボット装置を実現できる。

さらに本発明においては、可動部を有するロボット装置の制御方法において、ロボット装置の重心を検出すると共に、ロボット装置と床面との接地部位を算出する第 1のステップと、ロボット装置の重心と接地部位との距離を算出する第 2 のステップと、算出した距離に基づいて抱上げ検出を行う第 3のステップとを設けるようにしたことにより、特別なセンサ等を必要とすることなく、持ち上げられたことを確実に検知することができる。かくするにつき持上げ状態時におけるロボット装置の稼働に起因するユーザの怪我の発生等を有効に防止して、ユーザの安全性を確保することができ、かくしてエンターティンメント性を格段と'向上し得るロボット装置の制御方法を実現できる。

さらに本発明によれば、胴体部に多段階の関節機構を有する複数の脚部がそれそれ連結されたロボット装置において、外部及び又は内部の状態を検知するセンサ手段と、センサ手段によって検知された外部及び又は内部の状態が、ユーザの腕によって抱上げられた状態又は持ち上げられた状態にあるか否か ¾判断する状態判断手段と、状態判断手段による判断結果に基づいて、各関節機構の動作を停止させるように駆動系を制御する制御手段とを設けたことにより、ュ一ザによつて抱上げられた状態又は持ち上げられた状態でのユーザの安全性を確保することができ、かくしてエンターテインメント性を格段と向上し得るロボット装置を実現できる。

さらに本発明によれば、胴体部に多段階の関節機構を有する複数の脚部がそれそれ連結されたロボット装置において、ユーザの腕によって抱上げられた状態にあるとき、各脚部の姿勢を腕に対して倣わせるように、各関節機構を動作させる駆動系を制御する制御手段を設けた.ことにより、ユーザによって抱上げられた状態にあるときに、ユーザに対してあたかも人間の子供を抱上げた時に近い反応を持たせることができ、かくしてエンターテンメント性を格段と向上し得るロボヅト装置を実現できる。

さらに本発明によれば、胴体部に多段階の関節機構を有する複数の脚部がそれそれ連結されたロボヅト装置において、ユーザの腕によって抱上げられた状態又は持ち上げられた状態が解除されたときの胴体部の姿勢を判断して、当該判断結果に従って各脚部に対応する各関節機構を動作させる駆動系を制御する制御手段を設けたことにより、ユーザの腕によって抱上げられた状態又は持ち上げられた状態が解除された後の安全性の確保や見た目の自然さを表現することができ、かくしてエンターテインメント性を格段と向上し得るロボット装置を実現できる。さらに本発明によれば、胴体部に多段階の関節機構を有する複数の脚部がそれそれ連結されたロボット装置の制御方法において、外部及び又は内部の状態を検知した後、当該検知された外部及び又は内部の状態が、ユーザによって抱き上げられた状態又は持ち上げられた状態にあるか否かを判断し、当該判断結果に基づいて、各関節機構の動作を停止させるように駆動系を制御するようにしたことにより、ユーザによって抱き上げられた状態又は持ち上げられた状態でのユーザの安全性を確保することができ、かくしてエンターテインメント性を格段と向上し得るロボット装置の制御方法を実現できる。

さらに本発明によれば、胴体部に多段階の関節機構を有する複数の脚部がそれそれ連結されたロボット装置の制御方法において、ュ一ザによって抱き上げられた状態にあるとき、各脚部の姿勢をユーザの腕に対して倣わせるように、各関節機構を動作させる駆動系を制御するようにしたことにより、ユーザによって抱上げられた状態にあるときに、ユーザに対してあたかも人間の子供を抱き上げた時に近い反応を持たせることができ、かくしてェン夕一ティンメント性を格段と向上し得るロボット装置の制御方法を実現できる。

さらに本発明によれば、胴体部に多段階の関節機構を有する複数の脚部がそれそれ連結されたロボット装置の制御方法において、ユーザによって抱き上げられた状態又は持ち上げられた状態が解除されたときの胴体部の姿勢を判断して、当該判断結果に従って各脚部に対応する各関節機構を動作させる駆動系を制御するようにしたことにより、抱き上げられた状態又は持ち上げられた状態が解除された後の安全性の確保や見た目の自然さを表現することができ、かくしてエンターティンメント性を格段と向上し得るロボヅト装置の制御方法を実現できる。図面の簡単な説明

図 1は、ロボットの外観構成を示す斜視図である。

図 2は、ロボットの外観構成を示す斜視図である。

図 3は、ロボットの外観構成を示す概念図である。

図 4'は、ロボヅトの内部構成を示すプロック図である。

図 5は、ロボヅ卜の内部構成を示すプロヅク図である。

図 6は、第 1の抱上げ制御処理手順の説明に供するフローチヤ一トである。図 7は、抱上げ状態検知の説明に供する略線的な概念図である。

図 8は、擬似コンプライアンス制御処理手順の説明に供するフローチャートである。

図 9は、擬似コンプライアンス制御の説明に供する略線的な概念図である。図 1 0は、置き姿勢制御の説明に供する略線的な概念図である。

図 1 1は、ユーザによるロボットの持ち上げ形態の説明に供する斜視図である図 1 2は、ロボットの内部構成を示すブロック図である。

図 1 3は、持上げ状態検知処 a手順を示すフローチャートである。

図 1 4は、ロボットの状態による重心位置の違いの説明に供する側面図である図 1 5は、ロボットの状態による重心位置の違いの説明供する側面図である図 1 6は、持上げ状態検知処理手順を示すフローチャートである。

図 1 7は、抱上げ状態解除検知処理手順を示すフローチャートである。

図 1 8は、置き姿勢制御処理の説明に供する概念図である。

図 1 9は、置き姿勢制御処理の説明に供する概念図である。

図 2 0は、置き姿勢制御処理手順を示すフローチャートである。

図 2 1は、不安定な持上げ姿勢に対する姿勢制御処理の説明に供する正面図である。

図 2 2は、不安定な持上げ姿勢に対する姿勢制御処理の説明に供する正面図である。

図 2 3は、不安定な持上げ姿勢に対する姿勢制御処理の説明に供する側面図である。

図 2 4は、第 2の抱上げ制御処理手順を示すフローチャートである。

図 2 5は、従来のロボットの抱上げ状態の説明に供する略線図である。発明を実施するための最良の形態

以下図面について、本発明の一実施の形態を詳述する。 '

( 1 ) 第 1の実施の形態

( 1 - 1 ) ロボット 1の全体構成

図 1及び図 2において、 1は全体として本実施の形態によるロボットを示し、胴体部ュニット 2の上部に首部 3を介して頭部ュニット 4が連結されると共に、当該胴体部ュニヅト 2の上部左右両側面にそれそれ腕部ュニット 5 A、 5 Bが連結され、かつ当該胴体部ユニット 2の下部に一対の脚部ユニット 6 A、 6 Bが連結されることにより構成されている。

この場合、首部 3は、図 3に示すように、首関節ピッチ軸 1 0回り、首閧節ョ —軸 1 1回り及び首関節ピッチ軸 1 2回りの自由度を有する首関節機構部 1 3により保持されている。また頭部ユニット 4は、この首部 3の先端部に図 3のように首部ロール軸 1 4回りの自由度をもって取り付けられている。これによりこのロボット 1.においては、頭部ユニット 4を前後、左右及び斜めの所望方向に向かせることができるようになされている。

また各腕部ユニット 5 Aは、図 1及び図 2において明らかなように、上腕部ブロック 1 5、前腕部プロック 1 6及び手先部プロヅク 1 7の 3つのプロックから構成され、上 J3宛部ブロック 1 5の上端部が図 3のように肩ピッチ軸 1 8回り及び肩ロール軸 1 9回りの自由度を有する肩関節機構部 2 0を介して胴体部ュニット 2に連結されている。

このとき前腕部ブロック 1 6は、図 3のように上腕部プロヅク 1 5に上腕ョ一軸 2 1回りの自由度をもって連結されている。また手先部ブロック 1 7は、図 3 のように前腕部ブロック 1 6に手首ョ一軸 2 2回りの自由度をもって連結されている。さらに前腕部プロヅク 1 6には、肘ピッチ軸 2 3回りの自由度を有する肘関節機構部 2 4が設けられている。

これによりロボット 1においては、れら腕部ュニット 5 Α、 5 Βを全体としてほぼ人間の腕部と同様の自由度をもって動かすことができ、かくして片手を上げた挨拶や腕部ュニット 5 Α、 5 Βを振り回すダンスなどの当該腕部ュニット 5 Α、 5 Βを用いた各種行動を行い得るようになされている。

さらに手先部ブロック 1 .7の先端部には、 5本の指部 2 5がそれぞれ屈曲及び伸長自在に取り付けられており、これによりこれら指部を使って物を摘んだり、把持することができるようになされている。 . ，他方、各脚部ユニット 6 Α、 6 Βは、図 1及び図 2において明らかなように、大腿部ブロヅク 3 0、脛部プロヅク 3 1及び足平部プロック 3 2の 3つのブロックから構成され、大腿部ブロック 3 0の上端部が図 3のように股関節ョ'一軸 3 3 回り、股関節ロール軸 3 4回り及び股関節ピッチ軸 3 5回りの自由度を有する股関節機構.部 3 6を介して胴体部ュニヅト 2に連結されている。

このとき大腿部プロヅク 3 0及び脛部ブロック 3 1は、図 3のように脛ピッチ軸 3 7回りの自由度を有する膝関節機構部 3 8を介して連結されると共に、脛ブロック 3 1及び足平ブロック 3 2は、図 3のように足首ピッチ軸 3 9回り及び足首ロール軸 4 0回りの自由度を有する足首関節機構部 4 1を介して連結されている。

これによりロボット 1においては、これら脚部ユニット 6 A、 6 Bを人間の脚部とほぼ同様の自由度をもって動かすことができ、かくして歩行やボールを蹴るなどの脚部ュニヅト 6 A、 6 Bを用いた各種行動を行い得るようになされている o

さらに胴体部ュニット 2の後側上部には、首部 3を囲むようにグリップハンドル 2 Aが設けられており、かくしてユーザがこのグリヅプハンドル 2 Aを手掛かりとして、ロボット 1全体を持ち上げることができるようになされている。なおこのロボット 1の場合、各股関節機構部 3 6は、図 3のように体幹ロール軸 4 2回り及び体幹ピツチ軸 4 3回りの自由度を有する腰関節機構部 4 4により支持されており、これにより胴体部ユニット 2を前後、左右方向に自在に傾かせることもできるようになされている。

ここでロボット 1においては、上述のように頭部ュニヅト 4、各腕部ュニヅト 5 A、 5 B、各脚部ユニット 6 A、 6 B及び胴体部ユニット.2を動かすための動力源として、図 4に示すように、首関節機構部 1 3及び肩関節機構部 2 0等の各関節機構部を含む各自由度を有する部位に、それぞれその自由度数分のァクチュェ一夕 A i〜 A i ₇が配設されている。

また胴体部ュニット 2には、当該ロボット 1全体の動作制御を司るメイン制御部 5 0と、電源回路及び通信回路などの周辺回路 5 1と、バヅテリ 5 2 (図 5 ) となどが収納されると共に、各構成ユニット（胴体部ユニット 2、頭部ユニット 4、各腕部ユニット 5 A、 5 B及び各脚部ユニット 6 A、 6 B ) 内には、それそれメイン制御部 5 0と電気的に接続されたサブ制御部 5 3 A〜5 3 Dが収納されている。

さらに頭部ュニヅト 4には、図 5に示すように、このロボヅト 1の「目 I として機能する一対の CCD (Charge Coupled Device) カメラ 60A、 60B及び「耳」として機能するマイクロホン 61などの各種外部センサと、「口」として機能するスピーカ 62となどがそれそれ所定位置に配設されている。 · また各脚部ュニット 6 A、 6 Bにおける足平部ブロック 32の裏面や、グリップハンドル 2 Aの把持部分等の各所定部位は外部センサとしての夕ツチセンサ 63が配設されている。なお、以下においては、各脚分ユニット 6 A、 6Bにおける足平部プロック 32の裏面に設けられた夕ツチセンサ 63を足底力センサ 6 3L、 63 Rと呼び、グリップハンドル 2 Aの把持部分に設けられたタクトスィツチでなる夕ツチセンサ 63をグリップスィツチ 63 Gと呼ぶものとする。さらに胴体部ュニヅト 2内には、バヅテリセンサ 64及び加速度センサ 65などの各種内部センサが配設されると共に、各構成ユニット内には、それぞれ各ァ _クチユエ一夕 A丄〜 A i ₇にそれそれ対応させて、対応するァクチユエ一夕 A i〜 A j ₇の出力軸の回転角度を検出する内部センサとしてのポテンショメ一夕 Pi〜 P₁₇が設けられている。

そして各 CCDカメラ 60A、 60Bは、周囲の状況を撮像し、得られた画像信号 S 1 Aをサブ制御部 53 B (図 5において図示せず）を介してメイン制御部 50に送出する一方、マイクロホン 61は、各種外部音を集音し、かくして得られた音声信号 S 1Bをサブ制御部 53Bを介してメイン制御部 50に送出する。また各夕ツチセンサ 63は、ユーザからの物理的な働きかけや、外部との物理的 .な接触を検出し、検出結果を圧力検出信号 S 1 Cとして対応するサブ制御部 53 A〜53D (図 5において図示せず）を介してメイン制御部 50に送出する。さらにバッテリセンサ 64は、バッテリ 52のエネルギ残量を所定周期で検出し、検出結果をバッテリ残量信号 S 2Aとしてメイン制御部 50に送出する一方、加速度センサ 65は、 3軸（X軸、 y軸及び z軸）の加速度を所定周期で検出し、検出結果を加速度検出信号 S 2Bとしてメイン制御部 50に送出する。また各ポテンショメ一夕 P i〜P ₁₇は、対応するァクチユエ一夕 A i〜 A ₇の出力軸の回転角度を検出し、検出結果を所定周期で角度検出信号 S 2 C i S 2 C _{1 7}として対応するサブ制御部 5 3 A〜5 3 Dを介してメイン制御部 5 0に送出する。メイン制御部 5 0は、 C C Dカメラ 6 0 A、 6 O B、マイクロホン 6 1及び各夕ツチセンサ 6 3等の各種外部センサからそれぞれ供給される画像信号 S 1 A、音声信号 S 1 B及び圧力検出信号 S 1 C等の外部センサ信号 S 1と、バッテリセンサ 6 4、加速度センサ 6 5及び各ポテンショメータ P i〜P _{1 7}等の各種内部センサからそれぞれ供給されるエネルギ残量信号 S 2 A、加速度検出信号 S 2 B及び各角度検出信号 S 2 (^〜 2 C _{1 7}等の内部センサ信号 S 2とに基づいて、口ボット 1の外部及び内部の状況や、ュ一ザの物理的な働きかけの有無等を判断する。

そしてメイン制御部 5 0は、この判断結果と、予め内部メモリ 5 O Aに格納されている制御プログラムと、そのとき装填されている外部メモリ 6 6に格納されている各種制御パラメ一夕となどに基づいて続くロボット 1の行動を決定し、当該決定結果に基づく制御コマンドを対応するサブ制御部 5 3 A〜5 3 D (図 4 ) に送出する。

この結果、この制御コマンドに基づき、そのサブ制御部 5 3 A〜 5 3 Dの制御のもとに、対応するァクチユエ一夕 A i〜A _{1 7}が駆動され、かくして頭部ュニヅト 4を上下左右に揺動させたり、腕部ユニット 5 A、 5 Bを上に上げたり、歩行するなどの各種行動が.ロボヅト 1により発現される。

このようにしてこのロボヅト 1においては、外部及び内部の状況等に基づいて自律的に行動することができるようになされている。

( 1— 2 ) ロボット 1に搭載された抱上げ制御機能

次に、このロボツト 1に搭載された抱上げ制御機能について説明する。

このロボット 1には、あたかも人間の子供を抱上げた時の反応に近い状態である最適な抱上げ状態をユーザに提供する機能（以下、これを抱上げ制御機能と呼ぶ）が搭載されている。そして、この抱上げ制御機能は、メイン制御部 5 0が、内部メモリ 5 O Aに格納された制御プログラムに基づき、図 6に示す抱上げ制御機能処理手順 R T 1に従って所定の制御処理を実行することによってロボット 1 により発揮される。

すなわちメイン制御部 5 dは、ロボット 1のメイン電源が投入されると、この抱上げ制御機能処理手順 R T 1をステップ S P 0において開始し、続くステヅプ S P 1において、各種外部センサからの外部センサ信号 S 1と、各種内部センサからの内部センサ信号 S 2とを取得する。

続いてメイン制御部 5 0は、ステップ S.P 2に進んで、これら外部センサ信号 S 1及び内部センサ信号 S 2に基づいて、現在ロボヅト 1がユーザによって図 2 5 (A) のように抱き上げられた状態（以下、これを抱上げ状態と呼ぶ）にあるか否かを判断する。 ¹

ここで、このステップ S P 2において肯定結果を得ることは、廐にロボット 1 がユーザにより抱き上げられた抱上げ状態（又は後述する初期抱上げ姿勢）にあることを意味し、かくしてこのときメイン制御部 5 0は、ステップ S P 6に進むこれに対して、このステップ S P 2において否定結果を得ることは、未だロボット 1がユーザにより抱き上げられた抱上げ状態にないことを意味し、かくしてこのときメイン制御部 5 0は、ステップ S P 3に進んで、抱き上げる際の前段階として、現在ロボット 1がユーザにより持ち上げられている状態 (以下、これを持上げ状態と呼ぶ）にあるか否かを判断する。

そしてメイン制御部 5 0は、このステップ S P 3において否定結果を得ると、ステヅプ S P 1に戻り、この後ステップ S P 2又はステップ S P 3において肯定結果を得るまでステヅプ S P 1〜ステップ S P 3—ステップ S P 1のループを繰り返す。

さらにメイン制御部 5 0は、やがてロボット 1がユーザに持ち上げられることによりステップ S P 3において肯定結果が得られると、ステップ S P 4に進んで対応するァクチユエ一夕 A i〜A i ₇を制御することにより、現在のロボヅト 1の動作を全て停止させる。またメイン制御部 5 0は、その後ステヅプ S P 5に進んで、対応するァクチュエー夕 A ₁〜A _{1 7}を制御することにより、ロボット 1の姿勢を予めデフオルトとして設定された所定の抱上げ姿勢（以下、これを初期抱上げ姿勢と呼ぶ）に移行させ、この後ステップ S P 6に進む。

そしてメイン制御部 5 0は、このステップ S P 6に進むと、現在の抱上げ状態から最適な抱上げ状態を維持するような各種の関節制御（以下、これを抱上げ制御と呼ぶ）動作を実行し、この後ステップ S P 7に進んで、抱上げ状態が解除される（すなわちロボヅト 1が床面上に下ろされる）のを待ち受ける。

そしてメイン制御部 5 0は、やがてロボット 1が床面上に下ろされたことを外部センサ信号 S 1及び内部センサ信号 S 2に基づき検出することにより、このステツプ S P 7において肯定結果を得ると、ステップ S P 8に進んで、各ポテンショメ—夕 _{Ρ ι}〜ρ _{ΐ 7}からそれぞれ供給される角度検出信号 S 2 C 1〜S 2 C 1 7 に基づいて、現在ロボット 1がどのような姿勢にあるかを判断した後、必要に応じて対応するァクチユエ一夕 A i A _{1 7}を制御することによりロボヅト 1の姿勢を所定の立ち姿勢や寝姿勢に移行させる。

さらにメイン制御部 5 0は、この後ステップ S P 1に戻ってこの後ステップ S P 1〜ステップ S P 8を同様に繰り返し、やがてロボヅト 1のメイン電源がオフされるとこの抱上げ制御機能処理手順 R T 1を終了する。

( 1 - 2 - 1 ) 持上げ状態検出処理

ここでメイン制御部 5 0は、図 6に示す抱上げ制御機能処理手順 R Τ 1におけるステップ S P 1〜S P 3において、図 7に示すように、現在ロボット 1がグリップハンドル 2 Aが把持されるようにして持ち上げられている持上げ状態にあることを検出するため、現在のロボヅト 1の状態が以下の第 1〜第 3の条件を全て満たすか否かを常時監視する。

すなわち第 1の条件は、グリップスイッチ 6 3 Gが圧力を検出している状態（オン状態）にあることであり、ロボヅト 1が持ち上げられている最中にあることを明確に把握するためにグリップノヽンドル 2 Aが把持されていることを前提条件とする。第 2の条件は、両方の足底力センサ 6 3 L、 6 3 Rがオフ状態（すなわちセンサ値がほぼ 0 ) であることであり、ロボヅト 1の両方の足平部ブロック 3 2が接地状態にないことも条件とする。

第 3の条件は、加速度センサ 6 5の検出結果がロボット 1が重力と反対方向（図 7の矢印 a方向）に加速されたことを検知したことであり、ロボット 1が重力方向と逆向きの鉛直方向に持ち上げられたことも条件とする。この第 3の条件は、ロボット 1が床等に寝ている状態でも上述の第 1及び第 2の条件を満たす場合があることから、これを補完するために必要とされる条件である。

このようにこれら第 1〜第 3の条件を全て満たした場合にのみ、メイン制御部 5 0は現在ロボット 1が持上げ状態にあると判断して、即座に後続する処理動作

(すなわちステップ S P 4 ) へ移行する。

( 1 - 2 - 2 ) 持上げ状態検出時の動作

またメイン制御部 5 0は、図 6に示す抱上げ制御機能処理手順 R T 1におけるステップ S P 4では、現在ロボヅト 1が持上げ状態にあることを検出したときに、即座に全ての動作を停止させるように各種ァクチユエ一夕 A i〜A i ₇ (図 4 ) の駆動を停止させる。

これによりメイン制御部 5 0は、ロボット 1が、ユーザにより持ち上げられている状態のときに手足をばたばた動かすことを未然に防止する。そしてメイン制御部 5 0は、その後対応するァクチユエ一夕 A i〜A i ₇を制御することにより、ロボヅト 1の姿勢を初期抱上げ姿勢に遷移させる（ステ、ブ S P 5 ) 。

( 1 - 2 - 3 ) 定常抱上げ状態での関節制御

さらにメイン制御部 5 0は、図 6に示す榫上げ制御機能処理手順 R T 1におけるステップ S P 5では、デフォルトとしての初期抱上げ姿勢からユーザにとって常に最適な抱上げ状態を維持できるように抱上げ制御動作を実行する。

この抱上げ制御動作としては、抱上げ状態のときには、一般的にロボットが体を柔らかくして、ユーザの抱き方に倣うような制御を行った方がユーザにとっても抱き易いと考えられることから、以下に説明する 3通りの抱上げ制御方法を組み合わせたものを適用する。

因みに、ユーザの腕と接触することが想定させる箇所全面に力センサを搭載しておき、インピーダンス制御などをかけることによって抱上げ制御動作を実現することが理想的であるが、ロボット 1全体の構成が煩雑になる等の観点から現実的ではない。そこで、かかる 3通りの抱上げ制御方法には、このような複数の力センサを使用しない手法が採用されている。

(1-2-3-1) サーボゲイン制御による抱上げ制御方法

ロボヅ.ト 1において、各ァクチユエ一夕 Ai〜A₁₇ (図 4) のうちユーザによる抱上げ時に必要なものについてサーボゲインを比較的小さく制御することにより、ロボヅト 1の姿勢をユーザの腕に対して倣わすことができる。

但し、ロボット 1の各関節部分にある程度の硬さを保っていなければユーザの腕の中で据わりの悪い状態となると共に持ち易さも損ねることとなるため'、各ァクチユエ一夕 Ai〜A₁₇の出力トルクや粘性を考慮して、ロボヅト 1の各関節を若干柔らかくしながらも一定の硬さを保つように各ァクチユエ一夕 A i〜 A ₇の出力トルクを制御する。

(1-2-3-2) 重力に応じた関節ゲイン制御による抱上げ制御方法ロボヅト 1について、重力方向に対する身体の向きに合わせて、各関節ゲインの調整レベルを変化させることにより、ユーザが抱上げ状態から床等に置き易くすることができる。

すなわちロボット 1がユーザの両手で抱きかかえられて横向き状態にあるとき、ロボット 1の下半身に関する各関節が柔らかくなるように、対応する各ァクチユエ一夕〜 ^のゲインを制御する。一方、ロボット 1がユーザの片手で持ち上げられて縦向き状態にあるとき、ロボット 1の下半身に関する各関節が硬くなるように、対応する各ァクチユエ一夕 Ai Ai?のゲインを制御する。

このように各ァクチユエ一夕 A i〜 A i ₇のゲインを制御することによって、ュ —ザがロボヅト 1を両手で抱いている（下半身が横向きの）状態のときは、ユーザの抱き易さを重視でき、片手でロボット 1を持ち上げている（下半身が下向き ) 状態のときは、ロボット 1を地面に置く際にロボヅト 1の姿勢を安定させて置き易くなるといった効果を得ることができる。

またこのように各ァクチユエ一夕 A 〜 A i ₇のゲインを制御することによって、ユーザが両手でロボット 1を抱上げている状態からグリップハンドル 2 Aのみを把持して片手で持ち上げるようにロボット 1の持ち方を変えた場合に、ロボット 1の下半身が下向きになったときに当該下半身に関する各関節が硬くなることから、次第にロボット 1の姿勢が直立状態に戻ってゆき、再度ロボット 1を地面に置くことが非常に容易になるという効果をも得ることができる。

( 1 - 2 - 3 - 3 ) 擬似コンプライアンス制御による抱上げ制御方法

ロボヅト 1において、全身の動きをある姿勢範囲でしか動かせないように一定の拘束を加えることにより、抱上げ状態時のロボット 1の姿勢もデザイン対象とすることが可能となる。

かかる拘束をロボヅト 1に加えるべく、図 8に示すような擬似コンプライアンス制御処理手順 R T 2を実行することにより、ロボット 1の足先や腕先にユーザの抱き方によって偏差が生じた場合でも、当該偏差にロボット 1の各リンクを追従させることができる。

実際には、メイン制御部 5 0 (図 4及び図 5 ) は、第 1の抱上げ制御処理手順 R T 1のステップ S P 6に進むと、図 8の擬似コンプライアンス制御処理手順をステップ S P 1 0において開始し、続くステップ S P 1 1において、ロボット 1 の各関節の目標角度と、該当する各ポテンショメ一夕 P i P i ₇等による実測角度とをそれそれ用い、ダイレクトキネマティクスを適用して、ロボット 1の足先や腕^ 6等の目標位置及び計測位置を算出する。

続くステップ S P 1 2において、メィン制御部 5 0は、目標位置に対する計測位置の偏差を求めた後、当該偏差に対して所定レートを乗算したオフセット量を当該目標位置に付加するようにして参照位置を算出する。

そしてメイン制御部 5 0は、この後ステヅプ S P 1 3に進んで、求めた参照位置を用いてィンバースキネマティスクを用いて各関節制御量を算出した後、ステップ SP 14に進んで、求めた関節制御量を対応するァクチユエ一夕八〜八^ (図 5) に適用し、この後ステップ SP 1 1に戻って上述と同様の処理を繰り返す。

これによりザの抱き方に倣った擬似コンプライアンス制御を実現することができ、この結果としてユーザにあたかもロボヅトが脱力しユーザの抱き方に倣つているように感じさせることができる。

具体的な例として、各脚部ユニット 6 A、 6 Bにおいて、あたかも椅子に座つた状態から脚を前方伸ばすようにして足先を上にあげる場合について説明する。図 9に示す XYZ座標系において、各脚部ユニット 6 A、 6Bの股関節機構部 36の股関節ピッチ軸 35、膝関節機構部 38の脛ピッチ軸 37及び足首関節機構部 41の足首ピッチ軸 39を Y軸とした X Z平面上に表されることとする。まず初期抱上げ姿勢での各脚部ュニット 6 A、 6 Bの足平部プロック 32の位置（以下、これを目標足先位置と呼ぶ） Ρ_ρ (Χ_ρ3 Υ_ρ， Ζ_ρ) を、股関節機構部 36の股関節ピッチ軸 35を中心とした角度（以下、 .これを目標角度） 0_ρ1 .、膝関節機構部 38の脛ピッチ軸 37を中心とした目標角度 0_ρ2、及び足首関節機構部 41の足首ピッチ軸 39を中心とした目標角度 θ_ρ3を用いてダイレクトキネマテイクスにより算出する。

続いてこの初期抱上げ姿勢であっても実際にユーザによって抱上げられたときに外力が加わったとき、そのときの姿勢での足平部ブロック 32の位置（以下、これを実測足先位置と呼ぶ） P_m (X_m, Y_m, Z_m) を、股関節機構部 36の股関節ピッチ軸 35を中心とした角度（以下、これを実測角度） 0_ml、膝関節機構部 38の脛ピッチ軸 37を中心とした実測角度 Θ _m2、及び足首関節機構部 4 1の足首ピッチ軸 39を中心とした実測角度 0_m3を用いてダイレクトキネマテイクスにより算出する。

このとき各脚部ュニヅト 6 A、 6 Bをある姿勢範囲でしか動かせないように一定の拘束をかけたときの足平部ブロック 32の位置（以下、これを参照足先位置と呼ぶ） P_r (X_r5 Y_r5 Z_r) は、目標足先位置 P_pの各要素と、当該目標足先位置 P_pに対する実測足先位置 P_mの偏差 P_d ( = p_m-p_P) の各要素にそれそれの要素のレート RATE (r_x, r_yJ r _z) 分を乗算したオフセヅト量（ = P_d XRATE) との和として求められる。'

このレート RATE (r_x, r_y3 r J は、股関節機構部 36、膝関節機構部 38及び足首関節機構部 41の各回転方向のトルクを決定するためのパラメ一夕であり、 0≤r_x≤l、 0≤r_y≤l及び 0≤Γ_ζ≤1の範囲で表される。； τ_χ、 r _y及び r _zが 1に近づくほどトルクが小さく関節部分が柔軟になる一方、 0に近づくほどトルクが大きく関節部分が強固になる。例えばレート RATE (r_x ， r_y5 r J = (0. 5， 0. 9， 0. 5) とすると y方向には簡単に動かせるが、 X方向、 z方向には若干硬い動きとなる。

この参照足先位置 P_r (X_r, Y_r, Z_r) では、股関節機構部 36の股関節ピツチ軸 35を中心とした角度（以下、これを参照目的角度） 0_rl、膝関節機構部 38の脛ピッチ軸 37を中心とした参照目的角度 ^、及び足首関節機構部 41の足首ピッチ軸 39を中心とした参照目的角度 S_r3となる。

このようにしてロボット 1が例えば女性的特徴をもつようにしたとき、レート RATE (r_x， r_y5 r J = (1， 0, 1) と設定することにより、 y方向の動きが制限され、足を開かない（見た目が上品な）方向にのみ動く制御となる。因みにレ一ト RATEの成分 r_x、 r _ys r_zを、それぞれ加速度センサ 65の出力による関数にしておけば、ロボッ小 1の姿勢により擬似コンプライアンス制御の度合いを制御することができる。例えば対数の関数にしておけば急激に重力方向の変化により急激に柔らかさを増したりといつた制御が可能となる。

またピッチ軸を中心とした回転方向のみならず、ロール軸やヨ^"軸を中心とした回転方向についても上述と同様な擬似コンプライアンス制御を適用することにより、さらに細かな制御を行うことが可能となる。加えて、目標位置を置き姿勢と同様の位置に設定しておけば、上述した抱上げ検出時の動作と同様に再度地面に置きやすいといった利点が得られる。

(1-2-3-4) 置き姿勢制御処理さらに第 1の抱上げ制御処理手順 R T 1のステップ S P 7において、メィン制御部 5 0は、抱上げ状態が解除されたか否か（ロボット 1が床面上に下ろされたか否か）の判断要因として、床面に下ろされる際に、置き姿勢制御処理を実行することにより、床面との接地時に姿勢が不安定になるのを未然に防止する。この置き姿勢制御処理は、図 1 0に示すように、床面 F Lとの接地時に、グリップハンドル 2 A、ロボット 1全体の重心 G、足平部プロック 3 2がー直線上になるように、ロボット 1の姿勢を遷移させながら、足底力センサ 6 3 L、 6 3 R に加重が加わったと判断した時点で立ち姿勢へ遷移させる制御である。

ここで上述した擬似コンプライアンス制御において、目標位置を常に置き姿勢にしておき、さらに重力加速度方向にロボット 1の下半身が向いだ場合に、コンプライアンス制御のパラメ一夕を増減して、ユーザがロボヅト 1を置く向きに近づけることにより、ユーザにとってより一層置き易い姿勢を実現できる。

( 1 - 2 - 4 ) 抱上げ姿勢からの復帰制御

さらに第 1の抱上げ制御処理手順； R T 1のステップ S P 8において、メィン制御部 5 0は、現在の姿勢を判断して、元の立ち姿勢や寝姿勢へ移行するように姿勢を復帰させる。

すなわちロボット 1を抱上げ姿勢から通常の立ち姿勢に復帰させるには、例えばロボヅト 1が置き姿勢になっていると同時に足底力センサ 6 3 L、 6 3 Rにカロ重が加わりつつあれば、今現在抱き下ろし状態であると判断することにより、口ボット 1を安全に立ち姿勢に遷移させることができる。

また加速度センサ 6 5の検知結果に基づいて、ロボヅト 1が重力方向に対して垂直な状態になっている場合には、現在ロボット 1は横向きになっていると判断することができる。併せてグリップスィヅチ 2 Aがオフ状態になっていることも条件に加えると現在ロボット 1が床に置かれている状態だと判断することができ、ロボット 1を寝姿勢に復帰させることが最善であると判断できる。

なお、上述のような復帰制御を行う際には、ロボット 1が姿勢を復帰する際のトリガをュ一ザによってロボット 1の肩部分に配設された夕ツチセンサ 6 3やその他の入力デバイスを用いて入力させるようにしておけば、ユーザがロボット 1 を抱上げている最中に復帰動作が表出してしまうといつた誤動作を未然に回避することができる。

( 1— 3 ) 第 1の実施の形態による動作及び効果

以上の構成において、このロボヅト 1は、胴体ュニット 2のグリップハンドル 2 Aが把持されたことをグリヅブスィヅチ 6 3 Gにより検知すると共に、口ボヅト 1の両方の足平部ブロック 3 2が接地状態にないことを足底力センサ 6 3 L、 6 3 Rにより検知し、さらにロボット 1が反重力方向の鉛直方向に持ち上げられたことを加速度センサ 6 5により検知したときに、ュ一ザによって抱き上げ（又は持ち上げ）られた状態にあると認識する。従って、ロボッド 1は、床等に寝ている状態などのような姿勢であっても確実にユーザによって抱き上げ（又は持ち上げ）られたことを認識することができる。

そしてロボット 1は、抱上げ状態を認識したとき、即座に各種ァクチユエ一夕 A i〜A i ₇を駆動停止させて全ての動作を停止させた後、そのまま初期抱上げ状態に遷移する。従って、このロボット 1においては、抱上げ状態で手足をばたばた動かすことを未然に防止することができ、この結果としてュ一ザの安全性を確保することができる。

さらにロボット 1は、この初期抱上げ状態からユーザにとって最適な抱上げ状態を維持するような各種の関節制御による抱上げ制御動作を実行する。従って、このロボット 1は、抱上げ時に体を柔らかくしてユーザの抱き方に対して倣わせることができる。

その際ロボット 1は、ユーザによる抱上げ時に必要な各ァクチユエ一夕 A 1〜 A 1 7についてサ一ボゲインを比較的小さく制御するため、自己の姿勢をユーザの腕に対して倣わすことができる。

またロボット 1は、ユーザの両手で抱上げられて横向き状態にあるときには下半身に関する各関節が柔らかくなるように各関節ゲインを制御する一方、縦向き状態にあるときには下半身に関する各関節が硬くなるように各関節ゲインを制御するため、ユーザが両手で抱いている（下半身が横向きの）状態のときは、ユーザの抱き易さを重視する一方、片手で持ち上げている（下半身が下向き）状態のときは、ユーザが再度地面にロボットを置く際にロボツトの姿勢が安定していて置き易くなるような、あたかも人間の子供を抱上げた時に近い反応を持たせることができる。

さらにロボヅト 1は、擬似コンプライアンス制御を実行して、ロボット 1の足先や腕先がユーザの抱き方により偏差が生じた場合でも、当該偏差にロボット 1 の各リンクを追従させるため、全身の動きをある姿勢範囲でしか動かせないように一定の拘束を加えることができ、この結果、ユーザによる抱上げ状態の姿勢も見た目を良くさせることができる。

そしてロボット 1は、かかる抱上げ制御動作を実行しながら、抱上げ状態が解除されたことを認識したときに、ロボット 1が抱き下ろし状態であるときには安全な立ち姿勢に復帰し、又はロボット 1が横向きになっているときには寝姿勢に復帰させるように、 ί見在の姿勢を判断して元の立ち姿勢や寝姿勢へ移行するように姿勢を復帰することから、抱上げ状態の後の安全性の確保や見た目の自然さを表出させることができる。 '

以上の構成によれば、ロボット 1が、ユーザによって抱上げ状態にされたことを各種センサの検知結果に基づいて認識したときには、現在の動作を全て停止きせて初期抱上げ状態に遷移した後、ユーザにとって最適な抱上げ状態を維持するような各種の関節制御による抱上げ制御動作を実行する一方、その後抱上げ状態が解除されたことを認識したときには、現在の姿勢に応じた立ち姿勢や寝姿勢へ遷移するような一連の制御動作を実行するようにしたことにより、あたかも人間の子供を抱上げた時の反応.に近い状態である最適な抱上げ状態をユーザに提供することができ、かくしてエンターテインメント性を格段と向上し得るロボヅトを' 実現できる。 ·

( 2 ) 第 2の実施の形態

( 2 - 1 ) 本実施の形態によるロボットの構成図 1〜図 4において、 7 0は全体として第 2の実施の形態によるロボットを示し、グリップハンドル 2 A以外の部位を把持されて持ち上げられた場合においても、これを検出し得るようになされた点を除いて第 1の実施の形態によるロボット 1と同様に構成されている。

すなわち、ユーザがロボヅト 7 0を持ち上げる際に必ずグリップハンドル 2 A を把持するとは限らない。例えば図 1 1 (A) に示すように、ロボヅト 7 0を、その両肩を把持するようにして持ち上げる場合や、図 1 1 ( B ) に示すように、頭部ュニット 4を把持するようにして持ち上げる場合などもあり得る。

この場合、例えば図 1 1 (A) のように両肩を把持するようにして持ち上げられた場合や、図 1 1 ( B ) のように頭部ユニット 4を把持するようにして持ち上げられた場合など、ロボット 7 0がグリップハンドル 2 A以外の部位を把持されて持ち上げられた場合には、その把持された部位と胴体部ュニット 2とを連結する肩関節機構部 2 0、首関節機構部 1 3などの対応する関節機構部に、当該ロボット 1の自重を支えるだけの重力と反対方向の力が作用する。

従って、いずれかの関節機構部に重力と反対方向の所定レベル以上の力が作用すると共に、ロボット 7 0に重力と反対方向の加速度が発生し、かつ各脚部ュニット 6 A、 6 Bの足底力センサ 6 3 L、 6 3 Rのいずれもが圧力を検出していないオフ状態のときには、ロボヅト 7 0が、当該関節 ¾構部を介して胴体部ュニヅト 2と連結された部位を把持されて抱き上げられていると判断することができる o

そこでこのロボット 7 0においては、図 5との対応部分に同一符号を付した図 1 2に示すように、各ァクチユエ一夕 A i〜A _{1 7}にそれぞれ対応させて力センサ F S 〜F S _{1 7}が設けられ、いずれかのァクチユエ一夕 A i〜 A ₇の出力軸に当該出力軸と垂直な方向の力が作用したときに、これを対応する力センサ F 3 〜 F S _{1 7}によって検出し得るょゔになされている。また各力センサ F S i〜F S _{1 7} は、かかる力を検出したときには、これを力検出信号 S l D i〜S 1 D _{1 7}として、このロボット 7 0全体の動作制御を司るメイン制御部 7 1に送出するようになされている。

そしてメイン制御部 7 1や、これら力センサ F S i〜F S _{1 7}からの力検出信号 S' 1 D i〜 S 1 D i ₇や加速度センサ 6 5からの加速度検出信号 S 2 Bなどに基づいてグリップハンドル 2 A以外の部位を把持されて持ち上げられたことを検知した場合には、グリップハンドル 2 Aを把持されて持ち上げられた場合と同様'の制御処理を実行する一方、かかる把持された部位が構造的に弱い関節機構部を介して胴体部ュニヅト 2と連結されている場合には、これを ±めるように警告を発するようになされている。

このようにこのロボヅト 7 0においては、グリップハンドル 2 A以外の部位を把持されて持ち上げられた場合においても、グリップハンドル 2 Aを把持されて持ち上げられた場合と同様に動作することで、持上げ状態時や抱上げ状態時においてロボット 7 0が手足を動かすことに起因するユーザの怪我の発生を未然かつ有効に防止し、より層のユーザの安全性を確保することができるようになされている。 .

ここで、このような持上げ状態の検知処理は、メィン制御部 7 1の制御のもとに、その内部メモリ 7 1 Aに格納された制御プログラムに基づき、図 1 3に示す持上げ状態検知処理手順 R T 3に従って行われる。

実際上、メイン制御部 7 1は、第 1の抱上げ制御処理手順 R T 1 (図 6 ) のステヅプ S P 3に進むと、この持上げ状態検知処理手順 R T 3をステップ S P 2 0 において開始し、続くステップ S P 2 1において、対応する夕ヅチセンサ 6 3から供給される圧力検出信号 S 1 Cと、加速度センサ 6 5から供給される加速度検出信号 S 2 Bとに基づいて、現在のロボット 7 0の状態が、このステップ S P 3 について第 1の実施の形態において上述した、グリヅプスィツチ 6 3 Gがオン状態にあるという第 1の条件と、両方の足底力センサ 6 3 L、 6 3 Rがオフ状態にあるという第 2の条件と、加速度センサ 6 5が重力と反対方向の加速度を検出したという第 3の条件との全てを満たしているか否かを判断する。

このステップ S P 2 1において肯定結果を得ることは、ロボヅト 1がグリップハンドル 2 Aを把持されて持ち上げられている状態（持上げ状態）であることを意味する。かくしてこのときメイン制御部 71は、ステップ SP 25に進んで、ロボヅト 1が持上げ状態にあると判定した後、ステップ SP27に進んでこの持上げ状態検知処理手順 RT 3を終了する。そしてメイン制御部 71は、この後第 1の抱上げ制御処理手順 RT 1 (図 6) に戻ってそのステップ SP 4に進み、この後この第 1の抱上げ制御処理手順 R T 1 (図 6 ) のステップ S P 4〜ステヅプ SP 8を上述のように処理する。

これに対してステップ SP 21において否定結果を得ることは、ロボット 1がグリップハンドル 2 Aを把持されて持ち上げられている状態（持上げ状態）でないことを意味する。かくしてこのときメイン制御部 71は、ステップ SP 22に進んで、対応する夕ツチセンサ 63から供給される圧力検出信号 S 1 Cと、加速度センサ 65から供給される加速度検出信号 S 2 Bと、各力センサ FSi〜FS ₁₇から与えられる力検出信号 S 1 D S 1 D₁₇とに基づいて、上述の第 2及び第 3の条件に加えて、いずれかのァクチユエ一夕 A i〜 A ₇の出力軸に当該出力軸と垂直な方向の力が作用するという第 4の条件の全てを満たすか否かを判断する

このステップ SP 22において肯定結果を得ることは、ロボヅト 1がグリヅプハンドル 2 A以外の部位を把持されて持ち上げられている状態（持上げ状態）にあることを意味する。かくしてこのときメイン制御部 71は、ステップ SP 23 に進んで、対応するカセンサ？3₁〜？3₁₇から与ぇられるカ検出信号3 lDi 〜S 1 D ₁₇に基づいて、そのとき把持されている部位と胴体部ュニヅト 2とを連結する関節機構部が、例えば首関節機構部 13などの構造的に負荷に弱い部位として予め定められている関節機構部であるか否かを判断する。

そしてメイン制御部 71は、このステップ SP 23において肯定結果を得ると、対応する音声信号 S 3 (図 12) をスピーカ 62 (図 12) に送出することにより、例えば『そこを持たないで』、『降ろして』といった音声を出力させ、又は対応するァクチユエ一夕 A 〜 A ₇を駆動させることにより所定の動作をロボヅト 1に発現させることにより、ユーザに警告を与える。そしてメイン制御部 7 1は、この後ステヅプ SP21に戻る。

これに対してメイン制御部 71は、ステップ SP23において否定結桌を得ると、ステップ SP 25に進んで、ロボヅト 1が持ち上げられている状態（持上げ状態）であると判定した後、ステップ SP 27に進んでこの持上げ状態検知処理手順 RT3を終了する。そしてメイン制御部 71は、この後第 1の抱上げ制御処理手順 RT 1 (図 6) に戻ってそのステップ SP4に進み、この後この第 1の抱上げ制御処理手順 RT 1のステップ SP 4〜ステップ SP 8を上述のように処理する。

なお、ステップ SP22において否定結果を得ることは、現在ロボヅト 1が持ち上げられている状態（持上げ状態）でないことを意味し、このときメイン制御部 71は、ステップ SP 26に進んで、ロボヅト 1が持上げ状態でないと判定した後、ステップ S P 27に進んでこの持上げ状態検知処理手順 R T 3を終了する。そしてメイン制御部 71は、この後第 1の抱上げ制御処理手順 R T 1 (図 6 ) に戻って、この後この第 1の抱上げ制御処理手順 RT 1のステップ SP 3に戻る o

このようにしてメイン制御部 7 iは、グリップハンドル 2 A以外の部分が把持されてロボット 1が持ち上げられた場合においてもこれを確実に検知して、必要な制御処理を実行し得るようになされている。

(2-2)本実施の形態の動作及び効果

' 以上の構成において、ロボット 70は、両方の足底力センサ 63 L、 63Rがオフ状態にあるという第 2の条件と、加速度センサ 65が重力と反対方向の加速度を検出したという第 3の条件と、いずれかのァクチユエ一夕 A i〜 A i ₇の出力軸に当該出力軸と垂直な方向の外力が作用するという第 4の条件の全てを満たした場合に持上げ状態であると判断し、その後現在の動作を全て停止させ、初期抱上げ姿勢に移行した後、抱上げ制御動作を実行する。

従って、ロボット 70によれば、グリヅプハンドル 2 Aを把持されて持ち上げられた場合のみならず、グリップハンドル 2 A以外の部位を把持されて持ち上げられた場合にもこれを確実に検知することができ、その分リヅプハンドル 2 A以外の部位を把持されて持ち上げられた場合にあっても持上げ状態時や抱上げ状態時にロボット 7 0が手足を動かすことに起因するユーザの怪我の発生を未然かつ有効に防止して、より一層のユーザの安全性を確保することができる。

またこのようにリップハンドル 2 A以外の部位を把持して持ち上げた場合の持上げ状態時にも第 1の実施の形態において上述した抱上げ制御動作を行い得るようにすることで、リップハンドル 2 Aを把持して持ち上げたとき以外には抱上げ制御動作が発現されないとする場合と比べて、より人間の子供を抱上げたときの感覚に近い感覚をユーザに提供することができる。

以上の構成によれば、両方の足底力センサ 6 3 L、 6 3 Rがオフ状態にあるという第 2の条件と、加速度センサ 6 5が重力と反対方向の加速度を検出したとい¹ う第 3の条件と、いずれかのァクチユエ一夕 A i A i ₇の出力軸に当該出力軸と垂直な方向の外力が作用するという第 4の条件の全てを満たした場合に持ち上げられたと判断し、その後現在の動作を全て停止させ、初期抱上げ姿勢に移行した後、抱上げ制御動作を実行するようにしたことにより、グリップハンドル 2 A以外の部位を把持されて持ち上げられた場合にもこれを確実に検知することができる。かくするにっきリップハンドル 2 A以外の部位を把持されて持ち上げられた場合の持上げ状態時や抱上げ状態時においても、より一層のユーザの安全性を確保しながら、より人間の子供を抱上げたときの感覚に近い感覚をュ一ザに提供することができ、かくしてエンターテインメント性を格段と向上し得るロボヅトを実現できる'。

( 3 ) 第 3の実施の形態

( 3 - 1 ) 本実施の形態によるロボットの構成

図 1〜図 4において、 8 0は全体として第 3の実施の形態によるロボヅトを示し、持ち上げられたことや、抱上げ状態が解除された（ロボット 8 0が床面上に下ろされた）ことをサーボ偏差を利用して検知するようになされた点を除いて第 1の実施の形態によるロボット 1 (図 1〜図 4 ) と同様に構成されている。すなわち、通常、ロボット 1は、姿勢ごとに各関節機構部の関節角がそれそれ予め定められており、動作時には、各関節機構部の関節角をそれぞれそのとき目標とする姿勢（以下、これを目標姿勢と呼ぶ）について定められた角度となるように各ァクチユエ一夕 A i〜A i ₇をそれぞれ制御することによって、ロボヅト 1 全体としてその目標姿勢をとることができるようになされている。

しかしながら、ロボット 1が機体の一部を床面に接地させてその部位において自重をまえている床接地状態のときには、自重を支える各閧節機構部に当該関節機構部よりも上側の機体部分の自重が負荷となって与えられる。このため、その関節機構部内の対応するァクチユエ一夕 A 〜 A ₇がこの負荷の影響によって、出力軸の回転角度をそのときの目標姿勢（例えば図 1 4 (A) や図 1 5 (A) ) について予め定められた角度（以下、これを目標角度と呼ぶ）に維持することができず、当該ァクチユエ一夕八〜八^の出力軸の回転角度が目標角度よりも小さくなるというサ一ボ偏差が発生する。

この結果図 1 4 ( C ) や図 1 5 ( C ) に示すように、このときロボット 1の自重を支える関節機構部の関節角が目標姿勢時（図 1 4 (A) 、図 1 5 (A) ) における関節角よりも小さくなるという現象が生じ、これにより床接地状態時には、ロボヅト 1における床面から離れた任意の部位（例えばロボヅト 1の重心 G ) から当該ロボヅト 1におけるそのとき床面に近い任意の他の部位（例えばロボット 1の足裏や手の指先）までの重力方向の距離 H ₂が、その目標姿勢時における距離に比べて小さくなる。

一方、ロボット 1が機体の一部を把持されて持ち上げられた浮遊状態時のときには、当該ユーザに把持された部位よりも下側の各関節機構部に、その関節機構部よりもさらに下側の機体部分の重量が負荷となって与えられる。このため、その関節機構部内の対応するァクチユエ一夕 A i〜A i ₇がこの負荷の影響によって、出力軸の回転角度をそのときの目標姿勢（図 1 4 (A) 、図 1 5 (A) ) について予め定められた目標角度に維持することができず、当該ァクチユエ一夕 A丄〜A i ₇の出力軸の回転角度が目標角度よりも大きくなるというサ一ボ偏差が発生する。

この結果図 1 4 ( B ) や図 1 5 ( B ) に示すように、このときロボヅト 1のュ一ザにより把持された部位よりも下側に位置する関節機構部の関節角が目標姿勢時における関節角よりも大きくなるという現象が生じ、これにより持ち上げられた状態のとき時には、ロボット 1における床面から離れた任意の部位（例えば口ボヅト 1の重心 G ) から当該ロボヅト 1におけるそのとき床面に近い任意の他の部位（例えばロボット 1の足裏や手の指先）までの重力方向の距離 H ₃が、その目標姿勢時における距離に比べて大きくなる。

そこで、この箄 3の実施の形態によるロボット 8 0においては、第 1の抱上げ制御処理手順 R Τ 1 (図 6 ) のステップ S Ρ 3における持上げ状態の検知処理やステップ S Ρ 8における抱上げ状態の解除の検知処理を、そのときの目標姿勢時におけるロボット 8 0の重心 Gからその目標姿勢のときの接地部位までの重力方向の距離（以下、これを目標重心高さと呼ぶ）と、現在のロボット 8 0の重心 G から接地部位までの重力方向の距離（以下、これを実測重心高さと呼ぶ）とを順運動学によりそれそれ算出し、これらの大小を比較するようにして行うようになされている。

ただしこの場合において、ユーザによるロボヅト 8 0の持ち上げ又は抱上げ状態の解除以外の何らかの理由によって、床面からロボット 8 0の実測重心高さが目標重心高さよりも小さく又は大きくなっている場合も考えられるため、誤認識を避けるための何らかの対応策が必要となる。

そこで、このロボット 8 0においては、第 1に、かかるロボット 8 0の実測重心高さがそのときの目標重心高さよりも大きい又は小さい状態が一定時間満たされること、第 2に、加速度センサ 6 5 (図 5 ) により検出される重力方向が静定している（すなわちロボヅド 8 0の姿勢が安定していること）、第 3に、床面に近い複数の部位に関してロボヅト 8 0の実測重心高さについて同様のことが言えることの 3つの条件を満たすことを要件として、上述のような持上げ状態や抱上げ状態の解除にあると判断するようになされている。

ここで、このような持上げ状態や抱上げ状態の解除の検知処理は、このロボット 80全体の動作制 ¾1を司る図 5に示すメイン制御部 8 1の制御のもとに、その内部メモリ 8 1 A (図 5) に格納された制御プログラムに基づき、図 16に示す持上げ状態検知処理手順 R T 4又は図 1 6に示す抱上げ状態解除検知処理手順 R T 5に従って行われる。

実際上、メイン制御部 8 1は、第 1の抱上げ制御処理手順 RT 1 (図 6) のステヅプ SP 3に進むと、図 1 6に示す持上げ状態検知処理手順 RT 4をステップ SP 30において開始し、続くステップ SP 3 1において、第 1の抱上げ制御処理手順 RT 1 (図 6) のステップ SP 1において取得した加速度センサ 65からの加速度検出信号 S 2 Bの値に基づいてロボット 80の姿勢が安定しているか否かを判断する。

そしてメイン制御部 8 1は、このステップ SP 3 1において否定結果を得ると、ステップ SP 38に進んで現在ロボット 80は持上げ状態でないと判定した後ステヅプ SP 39に進んでこの持上げ状態検知処理手順 RT4を終了し、この後第 1の抱上げ制御処理手順 R T 1のステップ S P 1に戻る。

これに対してメイン制御部 8 1は、ステップ SP 3 1において肯定結果を得ると、ステヅプ SP 32に進んで、第 1の抱上げ制御処理手順 RT 1 (図 6) のステヅプ SP 1において取得した加速度センサ 65からの加速度検出信号 S 2 Bの値に基づいて重力方向を検出する。

そしてメイン制御孝 158 1は、この後ステップ SP 33に進んで、現在の各ァクチユエ一夕 Ai〜A₁₇の目標角度に基づいて、そのときのロボヅト 80の目標姿勢と、当該目標姿勢時における目標重心高さとを順運動学に基づいて算出する。具体的に、メイン制御部 8 1は、目標姿勢時におけるロボット 80の重心から接地部位までの間にある各関節機構部の関節角の各目標角度をそれぞれ 0_{r l}〜とし、これらを利用した順運動学に基づく目標重心高さを求める演算式を L (Θ i) (i = l , 2， ······， η) として、次式 L r = L ( , (1 )

により、目標重心高さ Lrを算出する。

さらにメイン制御部 81は、続くステップ SP 34において、第 1の抱上げ制御処理手順 RT 1 (図 6) のステップ SP 1において取得した各ポテンショメ一夕 Pi〜P₁₇からの角度検出信号 S 2 D S 2 D₁₇に基づき得られる対応するァクチユエ一夕 A₁〜A₁₇の現在の出力軸の角度に基づいて、現在のロボッ卜 8 0の姿勢と、現在の実測重心高さ Lmとを順運動学に基づいて算出する。

具体的には、メイン制御部 50は、ロボットの重心から接地部位までの間にある各関節機構部の関節角の現在の実測値をそれそれ 0_ml〜6>_mnとして、次式

Lm=L (0_mi, ……， D …… （2)

により、実測重心高さ Lmを算出する。

この際メイン制御部 50は、この実測重心高さ Lmを、その姿勢においてそのとき接地している複数の部位、例えば図 14のような立脚姿勢であれば左右の足裏に関して、図 1 5のような四つん這い姿勢であれば両手先及び両足裏に関してそれぞれ算出する。

そしてメイン制御部 8 1.は、この後ステヅプ SP 35に進んで、ステップ SP 44において算出した全ての実測重心高さ Lmが目標重心高さ L rよりも大きいか否かを判断する。

ここでこのステヅプ SP 35において否定結果を得ることは、実測重心高さ L mが目標重心高さ Lrよりも小さい、つまり図 14 (A) や図 15 (A) のようなそのときの目標姿勢に対して、現在のロボット 80の姿勢が図 14 (C) や図 15 (C) のような床接地状態時の姿勢（以下、これを床接地状態姿勢と呼ぶ）にあると判断できることを意味する。 ·

かくしてこのときメイン制御部 81 'は、ステップ SP 38に進んで、現在ロボヅト 80は持上げ状態でないと判定した後、ステップ SP 39に進んでこの持上げ状態検知処理手順 R T 4を終了し、この後第 1の抱上げ制御処理手順 R 1 ( 図 6) のステップ SP 1に戻る。

これに対してステップ SP 35において肯定結果を得ることは、実測重心高さ Lmが目標重心高さ Lrよりも大きい、つまり図 14 (A) や図 15 (A) のようなそのときの目標姿勢に対して、現在のロボット 80の姿勢が図 14 (B) や図 15 (B) のような浮遊状態時の姿勢（以下、これを浮遊状態姿勢と呼ぶ）にあると判断できることを意味する。

かくしてこのときメイン制御部 81は、ステップ SP 36に進んで実測重心高さ Lmが目標重心高さ L rよりも大きい状態が予め定められた一定時間継続したか否かを判断し、否定結果を得るとステップ SP 38に進んで、現在ロボット 8 0は持上げ状態でないと判定する。そしてメイン制御部 81は、この後ステップ SP 39に進んでこの持上げ状態検知処理手順 R T 4を終了し、さらにこの後第 1の抱上げ制御処理手順 RT 1 (図 6) のステップ SP 1に戻る。

これに対してメイン制御部 81は、ステップ SP 36において肯定結果を得るとステヅプ SP 37に進んで、現在ロボヅト 80は持上げ状態であると判定した後、ステヅプ SP 39に進んでこの持上げ状態検知処理手順 RT 4を終了し、この後第 1の抱上げ制御処理手順 RT 1 (図 6) のステップ SP 4に進む。

一方、メイン制御部 81は、第 1の抱上げ制御処理手順 RT 1のステップ SP 7に進むと、図 17に示す抱上げ状態解除検知処理手順 RT5をステップ SP4 0において開始し、続くステップ S P 41〜ステップ S P 44を持上げ状態検知処理手順 HT4 (図 16) のスチップ SP31〜ステップ SP34と同様に処理する。

そしてメイン制御部 81は、この後ステップ SP45に進んで、ステヅプ SP 44において算出した実測重心高さ Lmが、ステップ SP 43において算出した目標重心高さ L rよりも小さいか否かを判断する。

ここでこのステップ SP45において否定結果を得ることは、実測重心高さ L mが目標重心高さ Lrよりも大きい、つまり図 14 (A) や図 15 (A) のようなそのときの目標姿勢に対して、現在のロボヅト 80の姿勢が図 14 (B) や図 14 (B) のような浮遊状態姿勢にあると判断できることを意味する。

かくしてこのときメイン制御部 81は、ステップ SP 48に進んで、現在ロボヅト 80は未だ抱上げ状態が解除されていないと判定した後、.ステップ SP 49 に進んでこの抱上げ状態解除検知処理手順 R T 5を終了し、この後第 1の抱上げ制御処理手順 RT 1 (図 6) のステップ SP 7に戻る。

これに対してステップ SP 45において肯定結果を得ることは、実測重心高さ Lmが目標重心高さ Lrよりも小さい、つまり図 14 (A) や図 15 (A) のようなそのときの目標姿勢に対して、現在のロボットの姿勢が図 14 (C) や図 1

5 (C) のような床接地状態姿勢にあると判断できることを意味する。

かくしてこのときメイン制御部 81は、ステップ SP46に進んで、実測重心高さ L mが目標重心高さ L rよりも小さい状態が予め定められた一定時間継続したか否かを判定し、否定結果を得るとステップ SP48に進んで、現在ロボット 80は抱上げ状態が解除されていないと判断する。そしてメイン制御部 81は、この後ステップ SP 49に進んでこの抱上げ状態解除検知処理手順 RT 5を終了し、さらにこの後第 1の抱上げ制御処理手順 RT 1 (図 6) のステップ SP7に戻る。

これに対してメイン制御部 81は、ステップ SP 46において肯定結果を得るとステップ SP47に進んで、現在ロボット 80は抱き上げられていないと判定した後、ステップ S P 49に進んでこの抱上げ状態解除検知処理手順 R T 5を終了し、この後第 1の抱上げ制御処理手順 RT 1 (図 6) のステヅプ SP 8に進むこのようにしてこのメイン制御部 81は、持上げ状態や、抱上げ状態が解除されたことをサーボ偏差を利用して検知し得るようになされている。

( 3 - 2 ) 本実施の形態の動作及び効果

以上の構成において、ロボット 8 0は、実測重心高さがそのときの目標重心高さよりも大きい状態が一定時間継続され、そのときのロボット 8 0の姿勢が安定し、さらに床面に近い複数の部位に関してロボット 8 0の実測重心高さについて同様のことが言える場合に、現在ロボット 8 0が持上げ状態にあると判断し、その後現在の動作を全て停止させ、初期抱上げ姿勢に移行した後、抱上げ制御動作を実行する。 '

またロボット 8 0は、実測重心高さがそのときの目標重心高さよりも小さい状態が一定時間継続され、そのときのロボット 8 0の姿勢が安定し、さらに床面に近い複数の部位に関してロボヅト 8 0の実測重心高さについて同様のことが言える場合に、抱上げ状態が解除されたと判断し、その後現在の姿勢を判断して、立ち姿勢や寝姿勢に移行する。 '. 、

従って、ロボット 8 0によれば、第 2の実施の形態によるロボヅト 7 0と同様に、グリップハンドル 2 Aを把持されて持ち上げられた場合のみならず、グリップハンドル 2 A以外の部位を把持されて持ち上げられた場合にもこれを確実に検知することができ、その分リヅプハンドル 2 A以外の部位を把持されて持ち上げられた場合の抱上げ状態においても、ロボット 7 0が手足を動かすことに起因するユーザの怪我の発生を未然かつ有効に防止し、より一層のユーザの安全性を確保することができる。

またこのロボット 8 0によれば、かかる持上げ状態又は抱上げ状態の解除の検知処理のための新たなセンサ等のデバイスを必要としないため、例えば第 2の実施の形態によるロボット 7 0に比してより軽量かつ小型に構築することができる以上の構成によれば、実測重心高さがそのときの目標重心高さよりも大きい状態が一定時間継続され、そのときのロボット 8 0の姿勢が安定し、さらに床面に近い複数の部位に関してロボヅト 8 0の実測重心高さについて同様のことが言える場合に、ロボット 8 0が持上げ状態であると判断し、その後現在の動作を全て停止させ、初期抱上げ姿勢に移行した後、抱上げ制御動作を実行する一方、実測重心高さがそのとの目標重心高さよりも小さい状態が一定時間継続され、そのときのロボット 8 0の姿勢が安定し、さらに床面に近い複数の部位に関してロボヅト 8 0の実測重心高さについて周様のことが言える場合に、ロボヅト 8 0が抱上げ状態が解除されたと判断し、その後現在の姿勢を判断して、立ち姿勢や寝姿勢に移行するうにしたことによ.り、第 2の実施の形態と同様の効果を得ることができることに加え、さらに第 2の実施の形態によるロボットに比してより軽量かつ小型に構築することができ、かくしてエンターティンメント性を格段と向上し得るロボットを実現できる。

( 4 ) 第 4の実施の形'態

( 4 - 1 ) 本実施の形態によるロボットの構成

図 1〜図 4において、 9 0は全体として第 4の実施の形態によるロボットを示- し、抱上げ状態時、ユーザの要求に応じて自己の姿勢を所定の置き姿勢に遷移さ ' せるようになされた点を除いて第 2の実施の形態によるロボヅト 7 0と同様に構成されている'。

すなわち、ユーザが抱き上げているロボット 9. 0を床面上に下ろす際に、必ずグリップハンドルを把持するとは限らない。例えば図 1 8に示すように、横向きにして、下側の肩部及び下側の腰部を支持するようにしてロボット 9 0 ·を保持する場合などもあり得る。

そしてこのような場合にロボット 1が何らの置き姿勢にも遷移しないとすれば、接地時におけるロボット 9 0の姿勢が不安定となって接地後に転がるなどの事態が発生することにより、機体に傷が生じたり、機体内部に収納された各種外部センサ及び内部センサ等の精密部品に不具合が生じるおそれがある。，そこでこの第 3の実施の形態によるロボヅト 9 0においては、第 1の抱上げ制御処理手順 R T 1 (図 6 ) のステヅプ S P 7において、置き姿勢に遷移すべき旨のユーザからの意思表示があつた場合に、図 1 8のようにロボット 9 0の接地部位によって挟まれ又は囲まれる床面上の領域（以下、これを接地予定領域と呼ぶ

) AR内にロボット 90の重心 Gの投影点（以下、これを重心投影点と呼ぶ） P _αが位置するように、接地させるべき部位を予め決定し、その部位からロボッ小 90が接地するように腕部ユニット 5 Α、 5 Β及び脚部ュニヅト 6 Α、 6Βなどの可動部位を動かすようになされている。

この際、図 19 (Α) に示すように、ロボヅト 90の構造的な制約やユーザによる拘束などから腕部ユニット 5 Α、 5 Β及び脚部ユニット 6 Α、 6 Βによって重心投影点を含むような接地予定領域 ARを形成できない場合も生ずるが、この場合には、図 19, (B) に示すように、 CCDカメラ 60A、 6 OBやマイクロホン 61などの精密なデバイスが密集している頭部ュニット 4で自重を支えるのを避けて、構造上比較的頑強である例えば胴体部ュニット 2等の部位を接地させるように、接地部位を選択するようになされている。

ここで、このような置き姿勢制御処理は、このロボット 90全体の動作制御を司る図 12に示すメイン制御部 91の制御のもとに、その内部メモリ 91A (図 12) に格納された制御プログラムに基づき、図 20に示す置き姿勢制御処理手順 RT 6に従って行われる。

実際上、メイン制御部 91は、第 1の抱上げ制御処理手順 R T 1 (図 6 ) のステツプ SP7において、『置くよ』等の話しかけや、肩部分.に配設された夕ツチセンサ 63が押圧操作されるなどのユーザからの置き姿勢に遷移すべき旨の意思表示が与えられると、この置き姿勢制御処理手順 R T 6をテップ S P 50において開始し、続くステップ SP51において、加速度センサ 65 (図 12) から与えられる加速度検出信号 S 2 Bに基づいて重力方向を検出する。

続いて、メイン制御部 91は、ステップ SP 52に進んで、ロボット 90の機体の各部位 i (i = l, 2, 〜〜）の質量を mいその部位の重心からの X方向及び y方向の距離をそれそれ Xi、 yiとして、次式 , y)

により、そのときのロボヅト 90の重心投影点の位置 G (X, y) を求める。さらにメイン制御部 91は、この後ステヅプ SP 53に進んで、各ポテンショメータ Pi Pi? (図 12) から供給される角度検出信号 S 2Di〜S 2D₁₇及び加速度センサ 65 (図 12) から供給される加速度検出信号 S 2 Bに基づき認識されるそのときのロボヅト 90の姿勢と、各力センサ F S i〜F S ₁₇から与えられる力検出信号 S 1 Di〜S 1 D₁₇に基づき認識される拘束されていない部位との各認識結果に基づいて、ロボット 90における地面に最も近く、かつ拘束されていない部位を接地する際の部位の候補（以下、これを接地候補と呼ぶ）として選択する。この際、メイン制御部 91は、精密なデバイスが密集している頭部ュニット 4や、その他構造的に弱い部位を除外してかかる接地候補を選択する。続いてメイン制御部 91は、ステップ SP 54に進んで、必要に応じて拘束されていないいずれかの関節機構部を動かすことで、ステヅプ SP 53において選択した接地部位候補によつて重心投影点 P _αを含むように接地予定領域 A Rを形成することができるか否かを判断する。

そしてメイン制御部 91は、このステップ SP 54において否定結果を得るとステップ SP53に戻り、先行して接地候補として選択した部位の次に床面に近い部位を接地候補として選択した後ステップ SP 54に進み、，先行して接地候補として選択した部位と今回接地候補として選択した部位とを同時に用いて重心投影点 Paを含むように接地予定領域 A Rを形成することができ.るか否かを判断する

' そしてメイン制御部 91は、このステップ SP 54において否定結果を得るとステップ S P 53に戻り、この後同様に接地候補どしてなるベく床面に近い部位を順次選択しながらステップ SP 54において肯定結果を得るまで、ステップ S P 53-SP 54-SP 53のループを繰り返す。

そしてメイン制御部 9 1は、やがて重心投影点 P_Gを内部に含む接地予定領域 ARを形成するための幾つかの候補（部位）を選択し終えることにより、ステツプ SP 54において肯定結果を得ると、ステヅプ SP 55に進んで、対応する接地予定領域 ARを形成することができるように、対応するァクチユエ一夕 A丄〜 A₁₇を駆動させる。

この結果、例えば接地候補として右側の腕部ュニット 5 Bと右側の脚部ュニット 6 Bとが選択された場合には、図 18に示すように、これら腕部ユニット 5B 及び脚部ュニット 6 Bが胴体部ュニット 2に先行して接地するように、かつその接地時にこれら腕部ュニット 5 B及び脚部ュニット 6 Bによって形成される接地予定領域 AR内に重心投影点 P_Qが位置するように、腕部ュニット 5B及び脚部ュニヅト 6 B等が駆動される。

また、例えば接地候補として左右の両腕部ユニット 5A, 5Bと胴体部ュニット 2の胸部分とが選択された場合には、図 19に示すように、これら各腕部ュニット 5A、 5 B及び胴体部ユニット 2の胸部分が同時に接地するように、かつその接地時にこれら腕部ュニット 5 A、 5 B及び胴体部ュニット 2の胸部分によつて形成される接地予定領域 AR内に重心投影点 P_Qが位置するように、各腕部ュニヅト 5A、 5 B等が駆動される。なおこの際、各腕部ュニヅト 5 A、 5B及び胴体部ュニット 2の胸部分の接地時に頭部ュニット 4が接地しないように、頭部ュニット 4が後ろに反らすように駆動される。，そしてメイン制御部 91は、この後ステップ SP 56に進んで、加速度センサ 65 (図 12) からの加速度検出信号 S 2 B及び対応する夕ツチセンサ 63 (図 12) からの圧力検出信号 S 1 C等に基づいて、ロボヅト 90の機体が接地したか否かを判断し、否定結果を得るとステヅプ SP 5 1に戻って、この後ステップ SP 56において肯定結果を得るまでステップ SP 51〜SP 56_SP 51のル一ルを繰り返す。

そしてメイン制御部 9 1は、やがて加速度センサ 6 5からの加速度検出信号 S 2 B及び対応する夕ツチセンサ 6 3からの圧力検出信 S 1 C等に基づいてロボヅト 9 0の機体が接地したことを検出すると、ステップ S P 5 7に進んでこの置き姿勢制御処理手順 R T 6を終了し、この後第 1の抱上げ制御処理手順： T 1 ( 図 6 ) のステップ S P 8に進む。 .

このようにしてメイン制御部 9 1においては、ュ一ザからの命令に応じてロボヅ 'ト 9 0の姿勢をそのときの姿勢に応じた所定の置き姿勢に遷移させ得るようになされている。， ( 4 - 2 ) 本実施の形態の動作及び効果

以上の構成において、ロボット 9 0は、置き姿勢に遷移すべき旨のユーザからの意思表示に応じて、接地予定領域 A R内に重心投影点 Ρ _αが位置するように接地部位を選択し、その部位から接地するように腕部ユニット 5 Α、 5 Β及び脚部ユニット 6 Α、 6 Βなどの可動部位を動かす。

従って、このロボット 9 0では、接地時におけるロボヅト 9 0の姿勢が不安定となつて接地後に転がるなどの事態が発生することにより、機体に傷が生じたり、機体内部に収納された各種外部センサ及び内部センサ等の精密部品に不具合が生じるおそれを未然かつ有効に防止することができる。

またこのようにロボット 9 0を動作させることによって、通常、人間が接地の際に行う身構える仕草を表現することができ、その分ヒユーマノィド型エンターティンメントとしてのエンターティンメント性を向上することができる。

以上の構成によれば、置き姿勢に遷移すべき旨のユーザからの意思表示に応じて、接地予定領域 A R内に重心投影点が位置するように接地部位を選択し、その部位から接地するように自己の姿勢を必要に応じて変化させるようにしたことにより、持ち下ろす際の傷の発生や精密部品の不具合の発生を未然かつ有効に防止しながら、人間らしい仕草を表現することができ、かくして機体保全を確保しながらエンターティンメント性を向上し得るロボットを実現できる。 ( 5 ) 第 5の実施の形態

( 5 - 1 ) 本実施の形態によるロボットの構成

図 1〜図 4において、 1 0 0は全体として第 5の実施の形態によるロボヅトを示し、機体が不安定な姿勢で持ち上げられたときに、当該姿勢を安定化させるように動作するようになされた点を除いて第 4の実施の形態によるロボット 9 0と同様に構成されている。 ―

すなわち、ユーザがロボット 1 0 0を持ち上げる際に、常に持ち上げ後のロボットの機体安定性を考慮して把持する部位を選択するとは限らない。例えば図 2 1 (A) のようにロボット 1 0 0が片方の腕部ユニット 5 Aを上げたときに、図 2 1 ( B ) のようにこの腕部ュニット 5 Aの先端部を把持してロボヅト 1 0 0を持ち上げる場合や、図 2 3 (Α) のようにロボヅト 1 0 0の両肩を把持して機体が傾いた状態で持ち上げる場合もあり得る。

そして、例えば図 2 1 ( Β ) のように片方の腕部ユニット 5 Αが把持されて持ち上げられだ場合、ロボット 1 0 Qの重心位置と作用点（ユーザにより把持された点）とのバランスから、持ち上げられたロボヅト 1 0 0の機体が振り子状に振動し、その後図 2 1 ( B ) のようにロボット 1 0 0の重心位置と作用点とが釣り合った状態でロボヅト 1 0 0の機体が静定することになる。また図 2 3 (A) のようにロボット 1 0 0の両肩を把持して機体が傾いた状態で持ち上げた場合には、ロボット 1 0 0はその状態で静定することとなる。

この場合、このようにロボット 1 0 0の機体が不安定な姿勢で静定した状態において、肩関節機構部 1 3のァクチユエ一夕 A ₅〜A ₇ (図 4参照）や肘関節機構部 2 4のァクチユエ一夕 A ₈ (図 4参照）のサーボゲインを上げたままにしておくと、これらァクチユエ一夕 A ₅〜A ₈にロボヅト 1 0 0の重量分の大きな負荷が与えられる一方、持ち上げているユーザにもロボヅト 1 0 0の機体の重量だけでなく、不安定な姿勢にあるロボット 1 0 0の回転モーメントによる負荷が与えられる。

そこでこの第 5の実施の形態によるロボット 1 0 0では、機体が不安定な姿勢で持ち上げられたときに、そのときユーザにより拘束されている部位から胴体部ュニヅト 2までの間に存在する各関節機構部内のァクチユエ一夕八〜八のサ

—ボゲインを十分に下げることによって、そのどきロボヅト 1 0 0の自熏を支えるァクチユエ一夕 A i〜 A i ₇に与えられる負荷と、ロボヅト 1 0 0を持ち上げたユーザに与えられる負荷とを共に軽減し得るようになされている。

例えば図 2 1の例では、ロボット 1は、かかる持ち上げを検出すると、拘束きれた腕部ュニット 5 Aと対応する肩関節機構部 1 5及び肘関節機構部 2 4内の全てのァクチユエ一夕 A ₅〜A ₈のサーボゲインを十分に下げる。この結果、図 2 2 (A) 'に示すように、拘束された腕部ユニット 5 Aを基準として、重心が拘束点（作用点）の鉛直下側に位置した安定した姿勢に遷移するように、ロボット 1 0 0の機体の傾きが自重により変化することとなる。

また図 2 3の例では、両方の肩関節機構部 1 3内の全てのァクチユエ一夕 A ₅ 〜A ₇のサ一ボゲインを十分に下げる。この結果、図 2 3 ( B ) に示すように、各腕部ュニヅト 5 A、 5 Bを中心として、ロボット 1 0 0の重心位置が側面から見て拘束点（作用点）の鉛直下側に位置した安定した姿勢に遷移するように、口ボヅト 1 0 0の機体の傾きが変化することとなる。

一方、このように機体が不安定となる部位を拘束されてロボット 1 0 0が持ち上げられた場合には、図 6の第 1の抱上げ制御処理手順 R T 1のステツプ S P 4 〜ステップ S P 7について上述したような抱上げ制御処理に移行するよりも、ュ一ザがロボツト 1 0 0を直ぐに床面に置くことが予想されることから、直ちに置き姿勢制御処理に移行した方が望ましいと考えられる。

そこで、ヒのロボット 1 0 0においては、機体が不安定な姿勢で持ち上げられたことを検出した場合には、例えば図 2 2 ( B ) や図 2 3 ( B ) に示すように、拘束点（作用点）とロボヅト 1 0 0の重心 Gとが図 1 8及び図 1 9について上述した接地可能領域 A R (図 1 8、図 1 9 ) 上の空間内に収納されるように図 2 0 について上述した置き姿勢制御処理を実行するようになされ、これにより直ちに床面 F L上に置かれた場合にも安定した姿勢で接地することができるようになされている。

ここでこのようなロボヅト 100の抱上げ制御処理は、このロボット 100全体の動作制御を司る図 12に示すメイン制御部 101の制御のもとに、その内部メモリ 101A (図 12) に格納された制御プログラムに基づき、図 24に示す第 2の抱上げ制御処理手順 R T 7に従って行われる。

すなわち、メイン制御部 101は、ロボット 100の電源が投入されると、この第 2の抱上げ制御処理手順 R T 7をステップ S P 60において開始し、続くステヅプ SP 61〜ステップ SP 63を図 6について上述した第 1の抱上げ制御処理手順 RT 1のステップ SP 1〜ステップ SP 3と同様に処理する。

そしてメイン制御部 101は、ステップ SP63において肯定結果を得ると、ステップ SP 64に進んで、各力センサ F S i〜F S ₁₇からそれぞれ供給される力検出信号 S 1 Di〜S 1 D₁₇に基づいて、ユーザにより拘束されている部位（拘束部位）を特定する。

続いてメイン制御部 101は、ステップ SP 65に進んで、このとき各ポテンショメ一夕

(図 12) からそれぞれ供給される角度検出信号 S 2Di 〜S 2 D₁₇に基づき認識される現在のロボヅト 100の姿勢と、加速度センサ 65 (図 12) から供給される加速度検出信号 S 2 Bに基づき認識される重力方' 向と、ステップ SP 64において特定したユーザにより拘束された部位との各認識結果に基づいて、現在ロボット 100が不安定な姿勢にあるか否かを判断するそしてメイン制御部 101は、このステップ SP 65において否定結果を得ると、ステップ S P 66に進んで、この後ステヅプ S P 66〜ステヅプ S P 70を図 6について上述した第 1の抱上げ制御処理手順 RT1のステップ SP4〜ステヅプ SP 8と同様に処理する。

これに対してメイン制御部 101は、このステップ SP 65において否定結果を得ると、ステップ SP 71に進んで、ステップ SP 64において特定したュ一ザにより拘束された部位から胴体部ュニット 2までの間に存在する全ての関節機構部内の全てのァクチユエ一夕 A i A 7のサーボゲインを十分に小さい値（例えば「0」又はこれに近い所定の値）にまで下げる。

そしてメイン制御部 1 0 1は、この後ステップ S P 7 2に進んで、図 2 0について上述した置き姿勢処理手順 R T 6に従って接地予定領域 A R (図 1 8及び図 1 9 ) 内に重心投影点； P _G (図 1 8及び図 1 9 ) が位置するように接地部位を選択し、その部位から接地するように自己の姿勢を必要に応じて変化させる。そしてメイン制御部 1 0 1は、この後ステップ S P 6 9に進んで、この後ステヅプ S P 6 9及びステヅプ S P 7 0を図 6について上述した第 1の抱上げ制御処理手順 R T 1のステヅプ S P 7及びステヅプ S P 8と同様に処理する。

このようにしてメイン制御部 1 0 1は、ロボット 1 0 0が不安定な姿勢で持ち上げられたときの抱上げ制御処理を行うようになされている。

( 5— 2 ) 本実施の形態の動作及び効果 ' 以上の構成において、ロボヅト 1 0 0は、機体が不安定な姿勢で持ち,上げられたときに、そのときユーザにより拘束されている部位から胴体部ュニット 2までの間に存在する各関節機構部内のァクチユエ一夕 A i〜 A i ₇のサ一ボゲインを十分に下げ、この後直ちに置き姿勢制御処理を実行する。

従って、このロボット 1 0 0では、機体が不安定な姿勢で持ち上げられた場合においても、対応するァクチユエ一夕 A i〜A _{1 7}にロボヅト 1 0 0の重量分の大きな負荷が与えられると共に、持ち上げているユーザに不安定な姿勢にあるロボヅト 1 0 0の回転モ一メントによる負荷が与えられるのを有効に防止することができ、その分かかる持ち上げに起因する破損を防止しながら、ロボット 1 0 0を持ち上げるユーザの負担を有効に軽減させることができる。

またこの場合において、このロボヅト 1 0 0は、拘束点（作用点）とロボット 1 0 0の重心 Gとが接地可能領域 A R上の空間内に収納されるように置き姿勢制御処理を実行するようになされているため、直ちに床面 F L上に置かれた場合にも安定した姿勢で接地することができ、その分接地後の転倒を未然かつ有効に防止すると共に、通常、人間が行う接地の際の身構えるような動作を表現することができる。

以上の構成によれば、ロボヅト 1 0 0の機体が不安定な姿勢で持ち上げられたときに、そのときユーザにより拘束されている部位から胴体部ュニヅト 2までの .間に存在する各関節機構部内のァクチユエ一夕 A 〜 ₇のサ一ポ:ゲインを十分に下げ、この後直ちに置き姿勢制御処理を実行するようにしたことにより、かかる持ち上げに起因する破損を防止しながら、ロボット 1 0 0を持ち上げるユーザの負担を有効に軽減させることができ、かくしてエンターティンメント性を向上させ得るロボヅトを実現できる。

また以上の構成によれば、拘束点（作用点）とロボヅト 1 0 0の重心 Gとが接地可能領域 A R上の空間内に収納されるように置き姿勢制御処理を実行するようにしたことにより、接地後の転倒を未然かつ有効に防止すると共に、あたかも人間が行うような接地の際に身を整えるかのような動作を表現することができ、かくしてエンターティンメント性を向上し得るロボヅトを実現できる。

( 6 ) 他の実施の形態

なお上述の実施の形態においては、本発明を図 1〜図 4のように、胴体部ュニット 2に多段階の関節機構を有する複数の脚部ュニット 6 A、 6 Bがそれぞれ連結されたロボット 1、 7 0、 8 0、 9 0、 1 0 0に適用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、この他種々のロボット装置に広く適用することができる .。

また上述の実施の形態においては、外部及び又は内の状態を検知するセンサ手段と、グリヅプハンドル（把持部） 2 Aに設けられたグリヅプスイッチ（把持センサ） 6 3 G、足平部プロヅク 3 2に設けられた足底力センサ 6 3 L、 6 3 、加速度センサ 6 5を適用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、ユーザの腕によって抱上げられた状態又は持ち上げられた状態にあるか否かの判断に供することができれば、この他種々のセンサ手段に広く適用するようにしても良い。

さらに上述の実施の形態においては、外部及び又は内部の状態がユーザの腕によって抱き上げられた状態又は持ち上げられた状態にあるか否かを判断した後、当該判断結果に基づいて、股関節機構部 3 6、膝関節機構部 3 8及び足首関節機構部 4、1の動作を停止させるようにァクチユエ一夕（駆動系） A i〜A _{1 7}を制御する制御手段として、胴体部ュニット 2に設けられたメイン制御部 5 0を適用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、この他種々の構成からなる制御手段に広く適用するようにしても良い。

また各関節機構として、首部 3における首関節機構部 1 3と、各腕部ユニット 5 A、 5 Bにおける肩関節機構部 2 0及び肘関節機構部 2 4とを含むようにしても良い。この場合、制御手段としてのメイン制御部 5 0は、抱上げられた状態又は持ち上げられた状態にあるか否かを判断したときには、首関節機構部 1 3、肩関節機構部 2 0及び肘関節機構部 2 4の動作を停止させるようにァクチユエ一夕 (駆動系） A i〜A _{1 7}を制御すれば良い。

さらに上述の実施の形態においては、制御手段としてのメイン制御部 5 0は、ユーザの腕によって抱上げられた状態にあるとき、各脚部ユニット 6 A、 6 Bの姿勢を腕に対して倣わせるように、股関節機構部 3 6、膝関節機構部 3 8及び足首関節機構部 4 1を動作させるァクチユエ一夕（駆動系） A i〜A _{1 7}を制御するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、要は、ユーザの腕によって抱上げられた状態にあるとき、ユーザに対してあたかも人間の子供を抱上げた時に近い反応を持たせることができれば、この他種々の制御方法を採用するようにしても良い。

また各関節機構として、首部 3における首関節機構部 1 3と、各腕部ユニット 5 A、 5 Bにおける肩関節機構部 2 0及び肘関節機構部 2 4とを含むようにしても良い。この場合、制御手段としてのメイン制御部 5 0は、ユーザの腕によって抱上げられた状態にあるとき、首部 3及び各腕部ユニット 5 A、 5 Bの姿勢を腕に対して倣わせるように首関節機構部 1 3、肩関節機構部 2 0及び肘関節機構部 2 4を動作させるァクチユエ一夕（駆動系） A 〜A _{1 7}を制御すれば良い。

さらに上述の実施の形態においては、制御手段としてのメイン制御部 5 0は、 W

抱上げられた状態で胴体部ュニット 2が横向きであるとき、各脚部ュニット 6 A '6 Bに対応する股関節機構部 36、膝関節機構部 38及び足首関節機構部 41 が柔らかくなるようにァクチユエ一夕（駆動系） Ai A₁₇を制御する一方、胴体部ユニット 2が縦向きであるとき、各脚部ユニット 6 A 6 Bに対応する股閧節機構部 36、膝関節機構部 38及び足首関節機構部 41が硬くなるようにァクチユエ一夕（駆動系） A₁ A₁₇を制御するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、要は、ザの腕によって抱上げられた状態にあるとき、ユーザに対してあたかも人間の子供を抱上げた時に近い反応を持たせることができれば、この他種々の制御方法を採用するようにしても良い。

また各関節機構として、首部 3における首関節機構部 13と、各腕部ュニット 5A 5 Bにおける肩関節機構部 20及び肘関節機構部 24とを含むようにしても良い。この場合、制御手段としてのメイン制御部 50は、抱上げられた状態で胴体部ュニット 2が横向きであるとき、首部 3及び各腕部ュニヅト 5 A 5 Bに対応する首関節機構部 13、肩関節機構部 20及び肘関節機構部 24が柔らかくなるようにアケチユエ一夕（駆動系） Ai A₁₇を制御する一方、胴体部ュニヅト 2が縦向きであるとき、首部 3及び各腕部ユニット 5 A 5Bに対応する首関節機構部 13、肩関節機構部 20及び肘関節機構部 24が硬くなるようにァクチユエ一夕（駆動系） Ai A₁₇を制御する

さらに上述の実施の形態においては、制御手段としてのメイン制御部 50が、股関節機構部 36、膝関節機構部 38及び足首関節機構部 41の追従の度合いを設定しておき、抱上げられた状態に応じて各脚部ユニット 6 A 6Bの姿勢に偏差が生じた場合、当該偏差に追従の度合いを付加した制御量に従ってァクチユエ一夕（駆動系） Ai A₁₇を制御するような擬似コンプライアンス制御を適用した場合について述べたが、本発明ほこれに限らず、要は、ユーザの腕によって抱上げられた状態にあるとき、ユーザに対してあたかも人間の子供を抱上げた時に近い反応を持たせることができれば、この他種々の制御方法を採用するようにしても良い。また各関節機構として、首部 3における首関節機構部 1 3と、各腕部ユニット 5 A、 5 Bにおける肩関節機構部 2 0及び肘関節機構部 2 4とを含むようにしても良い。この場合、制御手段としてのメイン制御部 5 0は、首関節機構部 1 3、肩関節機構部 2 0及び肘関節機構部 2 4の追従の度合いを設定しておき、抱上げられた状態に応じて首.部 3及び各腕部ュニット 5 A、 5 Bの姿勢に偏差が生じた場合、当該偏差に追従の度合いを付加した制御量に従ってァクチユエ一夕（駆動系） A i〜A _{1 7}を制御すれば良い。

. さらに上述の実施の形においては、 .制御手段としてのメイン制御部 5 0が、ユーザの腕によって抱上げられた状態又は持ち上げられた状態が解除されたときの胴体部ュニット 2の姿勢を判断して、当該判断結果に従って各脚部ュニット 6 A 6 Bに対応する股関節機構部 3 6、膝関節機構部 3 8及び足首関節機構部 4 1を動作させるァクチユエ一夕（駆動系） A i ~.A を制御するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、要は、ユーザ C 腕によって抱上げられた状態又は持ち上げられた状態が解除された後の安全性の確保や見た目の自然さを表出させることができれば、この他種々の制御方法を採用するようにしても良い。

また各関節機構として、首部 3における首関節機構部 1 3と、各腕部ユニット 5 A、 5 Bにおける肩関節機構部 2 0及び肘関節機構部 2 4とを含むようにしても良い。この場合、制御手段としてのメイン制御部 5 0は、ユーザの腕によって抱上げられた状態又は持ち上げられた状態が解除されたときの胴体部ュニット 2 の姿勢を判断して、当該判断結果に従って首部 3及び各腕部ユニット 5 A、 5 B に対応する首関節機構部 1 3、肩関節機構部 2 0及び肘関節機構部 2 4を動作させるァクチユエ一夕（駆動系） A i〜A _{1 7}を制御すれば良い。 ' ' さらに上述の第 5の実施の形態においては、ロボット 1 0 0に外力が作用する作用点及びロボヅト 1 0 0の重心 Gを検出すると共に、ロボヅト 1 0 0の一部が床面と接地する接地予定領域 A Rを算出し、ロボヅト 1 0 0が外力により離床された際に、作用点及び重心 Gが接地予定領域 A R上の空間内に収納するような姿勢制御処理を行うようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、重心 Gに変えて ZMP (Zero Moment Point) を検出し、ロボヅト 100が外力により離床された際に、作用点及び重心 Gが接地予定領域 AR上の空間内に収納するような姿勢制御処理を行うようにしても良い。産業上の利用可能性

本発明は、ヒューマノイドロボットの他、種々の形態のロボット装置に広く適用することができる。

Claims

請求の範囲

1 . 可動部を有するロボット装置において、

上記可動部を駆動する駆動手段と、

上記駆動手段を制御する制御手段と、

上記ロボット装置に外力が作用する作用点を検出する作用点検出手段と、上記ロボット装置の重心を検出する重心検出手段と、

上記ロボット装置の一部が床面と接地する接地予定領域を算出する接地予定領域算出手段と

を具え、

上記制御手段は、

上記ロボット装置が外力により離床された際に、上記駆動手段を制御することにより、上記作用点及び上記重心を上記接地予定領域上の空間内に収納されるように上記可動部を制御する

ことを特徴とするロボット装置。

2 . 可動部を有するロボット装置の制御方法において、

上記ロボット装置に外力が作用する作用点及び上記ロボット装置の重心を検出すると共に、上記ロボット装置の一部が床面と接地する接地予定領域を算出する第 1のステップと、

上記口.ボット装置が外力により離床された際に、上記作用点及び上記重心を上記接地予定領域上の空間内に収納されるように上記可動部を制御する第 2のステップと

を具えることを特徴とするロボット装置の制御方。

3 . 可動部を有するロボット装置において、

上記ロボット装置の重心を検出する重心検出手段と、 ' 上記ロボット装置と床面との接地部位を算出する接地部位算出手段と、上記ロボット装置の上記重心と上記接地部位との上記距離を算出する距離算出手段と

を具え、

上記ロボット装置の上記重心と上記接地部位との距離に基づいて抱上げ検出を行う

ことを特徴とするロボット装置。

4 . 可動部を有するロボット装置の制御5方 ■

2法において、

上記ロボット装置の重心を検出すると共に、上記ロボット装置と床面との接地部位を算出する第 1のステップと、

上記ロボット装置の上記重心と上記接地部位との距離を算出する第 2のステツプと、

算出した上記距離に基づいて抱上げ検出を行う第 3のステツプと

を具えることを特徴とするロボット装置の制御方法。

5 . 胴体部に多段階の関節機構を有する複数の脚^がそれぞれ連結されたロボヅト装置において、

外部及び又は内部の状態を検知するセンサ手段と、

上記センサ手段によって検知された上記外部及び又は内部の状態が、ユーザの腕によって抱上げられた状態又は持ち上げられた状態にあるか否かを判断する状態判断手段と、

上記状態判断手段による判断結果に基づいて、各上記関節機構の動作を停止さ

/ 一

せるように駆動系を制御する制御手段と

を具えることを特徴とするロボット装置。

6 . 上記胴体部に設けられ、ユーザが持ち上げる際に把持する把持部と各上記脚部に設けられ、直立時にそれぞれ接地する足平部と

を具え、

上記センサ手段は、

上記把持部に設けられたュ一ザの腕によって把持されたか否かを検知する把持センサと、各上記足平部に設けられた接地状態に.あるか否かを検知する足底力センサとからなる

ことを特徴とする請求の範囲第 5項に記載のロボット装置。

7 . 胴体部に多段階の関節機構を有する複数の脚部がそれぞれ連結されたロボット装置において、

ユーザの腕によって抱上げられた状態にあるとき、各上記脚部の姿勢を上記腕に対して倣わせるように、各上記関節機構を動作させる駆動系を制御する制御手段

を具えることを特徴とするロボット装置。

8 . 上記制御手段は、

上記抱上げられた状態で上記胴体部が横向きであるとき、各上記脚部に対応する各上記関節機構が柔らかくなるように上記駆動系を制御する一方、上記胴体部が縦向きであるとき、各上記脚部に対応する各上記関節機構が硬くなるように上記駆動系を制御する

ことを特徴とする請求の範囲第 7項に記載のロボット装置。

9 . 上記制御手段は、

各上記関節機構の追従の度合いを設定しておき、上記抱上げられた状態に応じて各上記脚部の姿勢に偏差が生じた場合、当該偏差に上記追従の度合いを付加した制御量に従って上記駆動系を制御する .

1 0 . 胴体部に多段階の関節機構を有する複数の脚部がそれぞれ連結された Dボヅト装置において、

ユーザの腕によって抱上げられた状態又は持ち上げられた状態が解除されたときの上記胴体部の姿勢を判断して、当該判断結果に従つて各上記脚部に対応する各上記関節機構を動作させる駆動系を制御する制御手段

を具えることを特徴とするロボヅト装髩。

1 1 . 胴体部に多段階の関節機構を有する複数の脚部がそれぞれ連結されたロボット装置の制御方法において、 · 外部及び又は内部の状態を検知する第 1のステツプと、

検知された上記外部及び又は内部の状態が、ユーザの腕によって抱上げられた状態又は持ち上げられた状態にあるか否かを判断する第 2のステップと、

上記判断結果に基づいて、各上記関節機構の動作を停止させるように駆動系を' 制御する第 3のステップと，

を具えることを特徴とするロボツト装置の制御方法。 '

1 2 . 胴体部に多段階の関節機構を有する複数の脚部がそれそれ連結されたロボット装置の制御方法において、

ユーザの腕によって抱上げられた状態にあるとき、各上記脚部の姿勢を上記腕に対して倣わせるように、各上記関節機構を動作させる駆動系を制御する' ことを特徴とするロボット装置の制御方法。

1 3 . 上記抱上げられた状態で上記胴体部が横向きであるとき、各上記脚部に対応する各上記関節機構が柔らかくなるように上記駆動系を制御する一方、上記胴イ部が縦向きであるとき、各上記脚部に対応する各上記関節機構が硬くなるように上記駆動系を制御することを特徴とする請求の範囲第 1 2項に記載のロボット装置の制御方法。

1 4 . 各上記関節機構の追従の度合いを設定しておき、上記抱上げられた状態に応じて各上記脚部の姿勢に偏差が生じた場合、当該偏差に上記追従の度合いを付加した制御量に従って上記駆動系を制御する

ことを特徴とする請求の範囲第 1 2項に記載のロボット装置の制御方法。

1 5 . 胴体部に多段階の関節機構を有する複数の脚部がそれぞれ連結されたロボット装置の制御方法において、

ユーザの腕によって抱上げられた状態又は持ち上げられた状態が解除されたときの上記胴体部の姿勢を判断して.、当該判断結果に従って各上記脚部に対応する各上記関節機構を動作させる駆動系を制御する

ことを特徴とするロボット装置の制御方法。