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JP4385159B2 - Stop device for legged robot - Google Patents
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JP4385159B2 - Stop device for legged robot - Google Patents

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Description

本発明は、脚式ロボットの動作を安全に一時停止させるための脚式ロボットの停止装置に関し、特に、ホームロボット、サービスロボット、エンタティメントロボット等の脚式ロボットの非常時に当該ロボットを安全に停止し、対人安全性を確保する場合などにおいて好適に利用することができる脚式ロボットの停止装置に関するものである。 The present invention relates to a stop device for a legged robot for safe suspend the operation of the legged robot, in particular, home robots, service robots, the robot emergency legged robot, such as Enta tee placement robot safety It stops, to a stop device of a legged robot that can be suitably used in a case to ensure the interpersonal safety.

従来における脚式ロボットの動作は、例えば、特許文献1に記載されているような歩容生成装置により、所望する歩容や動作を実現するための各関節の関節角指令が計画されて動作する。この歩容生成装置により計画された関節角指令を、脚式移動ロボットの関節に内蔵されたアクチュエータにより忠実に再現し、歩行などの動作を実現するように試みられてきた。   A conventional legged robot is operated by planning a joint angle command of each joint for realizing a desired gait and movement by, for example, a gait generator as described in Patent Document 1. . Attempts have been made to realize a motion such as walking by faithfully reproducing the joint angle command planned by the gait generator by the actuator built in the joint of the legged mobile robot.

また、姿勢センサや関節角センサなどの各種センサの情報を用い、歩容生成装置で計画された関節角指令を実時間で補正し、安定した歩容を実現するための歩行制御装置によって、例えば、特許文献2に記載されているような歩行制御装置によって、実環境においても脚式移動ロボットが安定に動作するように試みられてきた。   Also, by using information of various sensors such as posture sensors and joint angle sensors, the walking control device for correcting the joint angle command planned by the gait generator in real time and realizing a stable gait, for example, An attempt has been made to stably operate a legged mobile robot even in an actual environment by a walking control device as described in Patent Document 2.

歩容生成装置や歩行制御装置により実現される動作は、これらの装置で決められた関節角指令を忠実に再現しているに他ならず、例えば、歩行中の脚式ロボットの前に人間が飛び出してきても、脚式ロボットはそのまま決められた歩行を続けるしかなく、緊急事態に対応することが出来なかった。そのため、最悪な場合には、脚式ロボットは人間と衝突することになり、人間に危害を加えるだけでなく、脚式ロボットが転倒し破損する。   The actions realized by the gait generator and the walking control device are not only faithfully reproducing the joint angle commands determined by these devices, but, for example, a human being in front of a legged robot while walking. Even if it jumped out, the legged robot had no choice but to continue to walk as determined, and could not respond to an emergency. For this reason, in the worst case, the legged robot collides with a human, and not only does it harm humans, but the legged robot falls and breaks.

これに対しては、脚式ロボットの非常時において当該脚式ロボットを停止させるため、例えば、非常停止スイッチをロボットの機体上の複数の部位に配置して、非常事態には安全且つ確実に非常停止ボタンを操作することにより、機体動作を緊急的に停止する制御方法が提案されている(特許文献3)。   In response to this, in order to stop the legged robot in the event of an emergency of the legged robot, for example, emergency stop switches are arranged at a plurality of parts on the robot body so that the emergency can be performed safely and reliably. There has been proposed a control method for urgently stopping the airframe operation by operating a stop button (Patent Document 3).

また、別の安全装置としては、特許文献4に記載されているように、脚式ロボットの機械的な可動部に人間の手指などが挟み込む危害を防止するため、所定の部位に挟み込みを検出するセンサを設け、このセンサ情報により挟み込みを回避する動作を行わせる装置についての提案がある。
特願平10−217161号公報 特開平11−300660号公報 特開2002−224990公報 特開2004−174644公報
As another safety device, as described in Patent Document 4, in order to prevent a danger that a human finger or the like is caught in a mechanical movable part of a legged robot, the pinching is detected at a predetermined part. There is a proposal for a device that is provided with a sensor and performs an operation for avoiding pinching by the sensor information.
Japanese Patent Application No. 10-217161 JP-A-11-300660 JP 2002-224990 A JP 2004-174644 A

しかし、特許文献3により提案されている制御方法では、その非常停止の方法は、駆動部への給電を遮断して実現しているため、脚式ロボットは自重により崩れ落ちてしまうという問題点がある。また、動作中の脚式ロボットの機体上の非常停止スイッチを操作する方法であるため、操作ミスにより緊急事態であるのに停止操作が遅れるという問題点もある。加えて、動作中の脚式ロボットの機体上の非常停止スイッチを操作する方法であるため、機械的な可動部に人間の手指などが挟み込まれてしまう危険も少なからず存在していた。   However, in the control method proposed in Patent Document 3, the emergency stop method is realized by cutting off the power supply to the drive unit, so that the legged robot collapses due to its own weight. . In addition, since the emergency stop switch on the body of the legged robot in operation is operated, there is also a problem that the stop operation is delayed due to an operation error in an emergency situation. In addition, since there is a method of operating an emergency stop switch on the body of the legged robot that is in operation, there is a considerable risk that a human finger or the like may be caught in a mechanical movable part.

また、特許文献4において提案されているような人間への危害防止の方法では、挟み込みを検出するセンサでは検出できないような場合が起こりうる。例えば、両脚のリンク間に人間が挟まれるような場合には、危害を防止することが出来ないという問題点がある。   Further, in the method for preventing harm to human beings as proposed in Patent Document 4, there may occur a case where the sensor for detecting pinching cannot detect. For example, when a person is sandwiched between the links of both legs, there is a problem that harm cannot be prevented.

本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、本発明の第一の目的は、上体に連結された複数本の脚部からなる脚式ロボットの停止装置において、脚式ロボット本体に当該脚式ロボットの停止を自律的に判断する停止判断手段を備えた脚式ロボットの停止装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above problems, a first object of the present invention, stop of a legged robot comprising a plurality of legs coupled to the upper body stop device in is to provide a stop device of a legged robot having a stop determining means for autonomously determining the stop of the legged robot legged robot.

また、本発明の第二の目的は、上体に連結された複数本の脚部からなる脚式ロボットの停止装置において、脚式ロボット本体において当該脚式ロボットの停止判断がなされた場合に脚式ロボットの動作を停止させる停止動作制御手段を備えた脚式ロボットの停止装置を提供することにある。 A second object of the present invention, the stopping device of a legged robot comprising a plurality of legs coupled to the upper body, when the stop determination the legged robot is made in the legged robot body and to provide a stop device of a legged robot having a stop operation control means that causes locked stop the operation of the legged robot.

また、本発明の第三の目的は、上体に連結された複数本の脚部からなる脚式ロボットの停止装置において、安全に停止するために、脚式ロボットと環境とが少なくとも2箇所で接する状態において停止するように制御される脚式ロボットの停止装置を提供することにある。 A third object of the present invention, the stop device of a legged robot comprising a plurality of legs coupled to the upper body, in order to stop safely stop, the legged robot and the environment at least 2 and to provide a stop device controlled by the legged robot to stop Te state odor contact at a point.

具体的には、脚式ロボットが転倒しそうになる、または脚式ロボットが人間や環境と接触しそうになる等の状態の発生により、動作中の脚式ロボットを停止させたい場合において、対人安全性を確保しつつ脚式ロボットを安全に停止するための基本的な技術を提供することにある。 Specifically, the occurrence of conditions such as where the legged robot is about to fall, or the legged robot is about to contact with humans or the environment, when it is desired to locked down the legged moving robot, interpersonal safety It is to provide a basic technique for safely stopping a legged robot while ensuring the performance.

上記のような目的を達成するため、本発明による脚式ロボットの停止装置は、第1の態様として、上体に連結された複数本の脚部からなる脚式ロボットの停止装置であって、脚式ロボットの接地状態を判断して、停止動作を開始できるタイミングを判断し、前記タイミングに従って、停止動作の開始信号を出力する停止判断手段と、前記停止判断手段により出力された開始信号にしたがって脚式ロボットの動作を停止させる制御を行う停止動作制御手段とを備え、前記停止動作制御手段により、脚式ロボットを停止させる停止動作パターンによる動作に、脚式ロボットの重心位置を地面に投影した点が支持多角形の重心位置に位置したタイミングで移行し、脚式ロボットと環境とが少なくとも2箇所で接する状態において停止するように制御される構成とされる。 To achieve the above object, stop device legged robot according to the present invention, as a first aspect, there in stopping device of a legged robot comprising a plurality of legs coupled to the upper body Te, to determine the ground state of the legged robot, to determine when it starts the stop operation, in accordance with the timing, a stop determination unit that outputs a start signal for stopping operation, output start signal by said stop determining means and a stop operation control means for performing control to locked stop the operation of the legged robot according to, by the stop operation control unit, the operation by stopping the operation pattern for stopping the legged robot, the ground position of the center of gravity of the legged robot point obtained through projection migrates at a timing located center of gravity of the supporting polygon, control so that the legged robot and the environment to stop Te state odor in contact with at least two locations It is configured to be.

また、本発明による脚式ロボットの停止装置は、第2の態様として、上体に連結された複数本の脚部からなる脚式ロボットの停止装置であって、脚式ロボットの接地状態を判断して、停止動作を開始できるタイミングを判断し、前記タイミングに従って、停止動作の開始信号を出力する停止判断手段と、前記停止判断手段により出力された開始信号にしたがって脚式ロボットの動作を停止させる制御を行う停止動作制御手段を脚式ロボット本体に備え、前記停止動作制御手段により、脚式ロボットを停止させる動作パターンによる動作に、脚式ロボットのゼロモーメント軌道の方向と脚式ロボットの重心軌道の方向が合致したタイミングで移行し、脚式ロボットと環境とが少なくとも2箇所で接する状態において停止するように制御する構成とされる。According to a second aspect of the present invention, there is provided a legged robot stop device which is a legged robot stop device comprising a plurality of legs connected to the upper body, and judges a grounding state of the legged robot. Then, the timing at which the stop operation can be started is determined, and according to the timing, a stop determination unit that outputs a start signal of the stop operation, and the operation of the legged robot is stopped according to the start signal output by the stop determination unit. The legged robot main body is provided with a stop motion control means for controlling, and the motion of the legged robot in the motion pattern for stopping the legged robot is controlled by the stop motion control means. The control is performed so that the robot moves at the timing when the directions match and stops when the legged robot and the environment are in contact with each other in at least two places. It is.

また、本発明による脚式ロボットの停止装置は、第の態様として、上体に連結された複数本の脚部からなる脚式ロボットの停止装置であって、脚式ロボットの接地状態を判断して、停止動作を開始できるタイミングを判断し、前記タイミングに従って、停止動作の開始信号を出力する停止判断手段と、前記停止判断手段により出力された開始信号にしたがって脚式ロボットの動作を停止させる制御を行う停止動作制御手段を脚式ロボット本体に備え、前記停止動作制御手段により、脚式ロボットを停止させる動作パターンによる動作に、脚式ロボットの両脚支持期の中間時期のタイミングで移行し、脚式ロボットと環境とが少なくとも2箇所で接する状態において停止するように制御する構成とされる。 Also, stop device legged robot according to the present invention, as a third aspect, there is provided a stop device of a legged robot comprising a plurality of legs coupled to the upper body, the ground state of the legged robot To determine the timing at which the stop operation can be started, and according to the timing, stop determination means for outputting a start signal of the stop operation, and the operation of the legged robot according to the start signal output by the stop determination means The leg-type robot main body is provided with a stop-motion control means for performing control to stop, and the stop-motion control means shifts to an operation according to an operation pattern for stopping the leg-type robot at a timing intermediate between both legs of the leg-type robot. And it is set as the structure controlled so that it may stop in the state which a legged robot and an environment contact | connect at at least two places.

このような態様の本発明による脚式ロボットの停止装置によれば、脚式ロボット本体に設けられた停止判断手段により、当該脚式ロボットが非常停止可能な状態であるか、すなわち、脚式ロボットの停止動作を開始できるタイミングを判断するが、これは、操作信号やセンサ信号などを用いて、脚式ロボットの状態を判断して、停止の判断を行っているため、信頼性良くまた安全に停止できる判断を行うことができる。 According to the stop device of the legged robot according to the invention such embodiments, the stop determining means provided in the legged robot, or the legged robot is emergency stop ready, i.e., the leg The timing at which the robotic robot can start to stop is judged . This is because the operation of the legged robot is judged by using the operation signal, sensor signal, etc. Judgment that can be safely stopped can be made.

この場合において、前記停止判断手段は、脚式ロボットを操作する操作端末からの停止要求信号を受信した場合、脚式ロボットに搭載した姿勢センサの信号による姿勢偏差が閾値以上に達した場合、脚式ロボットに搭載した足裏の力センサの出力が閾値以上に達した場合、脚式ロボットに搭載した関節角センサの信号による関節角偏差が閾値以上に達した場合、または、脚式ロボットに搭載された環境認識センサによる認識結果が障害物を認識した場合のいずれかの場合に、停止判断の処理の開始する構成とされる。 In this case, when the stop determination means receives a stop request signal from an operation terminal that operates the legged robot, when the posture deviation due to the signal of the posture sensor mounted on the legged robot reaches a threshold value or more, When the output of the force sensor on the sole mounted on the robot is above the threshold, when the joint angle deviation due to the joint angle sensor signal mounted on the leg robot exceeds the threshold, or mounted on the leg robot In any case where the recognition result by the environment recognition sensor is recognized as an obstacle, the stop determination process is started.

また、別の態様では、前記停止判断手段は、少なくとも、脚式ロボットの動作を生成する動作生成装置の出力信号、脚式ロボットの接地脚の状態を検出する接地検出センサの出力信号、の一つの信号を用いて、脚式ロボットの接地状態の判断を行うような構成とする態様とされる。 Further, in another embodiment, the stop determination unit, at least, the output signal of the operation generating device for generating an operation of the legged robot, the output signal of the ground sensor for detecting the state of the ground leg of the legged robot, one One signal is used to determine the ground contact state of the legged robot.

この場合においては、停止動作制御が、停止動作によって発生する並進慣性を緩和するように上体を並進移動する動作制御により実現されるような態様とする。 In this case, stop operation control, the upper body to relax the translational inertia generated by stopping the operation and manner as implemented by the operation control of translation.

別の態様としては、停止動作制御が、停止動作によって発生するモーメントを緩和するように脚部の足裏位置を回転させる動作制御により実現されるような態様としてもよい。 As another aspect, stop operation control may be embodiments as implemented by the operation control of rotating the sole position of the leg portion so as to reduce the moment generated by the stop operation.

更に別の態様では、停止動作制御が、停止動作によって発生するモーメントを緩和するように上体を並進移動するとともに、脚部の足裏位置を回転させる動作制御により実現されるような態様としてもよい。 In yet another embodiment, stop operation control, together with the upper body translate to mitigate moment generated by stopping the operation, embodiments as implemented by the operation control of rotating the sole position of the legs It is good.

このように、本発明の脚式ロボットの停止装置によれば、上体に連結された複数本の脚部からなる脚式ロボットの停止装置は、脚式ロボットの停止を判断する停止判断手段と、脚式ロボットの動作を停止させる停止動作制御手段とを備え、脚式ロボットと環境とが少なくとも2箇所で接する状態において停止することになり、動作中の脚式ロボットを停止させたい場合に、対人安全性を確保しつつ脚式ロボットを安全に停止することができる。 Thus, according to the stop device of a legged robot of the present invention, stop system of a legged robot comprising a plurality of legs coupled to the upper body, determine stop of the legged robot and stop determining means stop, and a stop locked so that stopping operation control means the operation of the legged robot, will be the legged robot and the environment to stop Te state odor in contact with at least two positions, during operation of the If you want locked down the legged robot, it is possible to safely stop the legged robot while ensuring personal safety.

以下、本発明を実施する場合の形態について、図面を参照して説明する。図1は、本発明の脚式ロボットの停止装置を一態様で実施する脚式ロボットの脚部の構造を概略的に説明する図である。以下の説明では、本発明による脚式ロボットの停止装置を、緊急にロボットの動作を停止する事態を想定した脚式ロボットの非常停止装置とする実施例として説明する。図1において、1は左足、2は右足、3は足裏、4は股部関節設置部、5は足部関節設置部、6aは第1脚部,6bは第2脚部、7はロボット上体、8aは第1の関節モータ,8bは第2の関節モータ、8cは第3の関節モータ、9は制御装置である。 Hereinafter, embodiments in the case of carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. Figure 1 is a diagram illustrating the structure of the legs of the legged robot to carry out stop system of a legged robot of the present invention in one aspect schematically. In the following description, the legged robot stop device according to the present invention will be described as an embodiment of an emergency stop device for a legged robot that assumes an emergency stop of the robot. In FIG. 1, 1 is a left foot, 2 is a right foot, 3 is a sole, 4 is a crotch joint installation unit, 5 is a foot joint installation unit, 6a is a first leg unit, 6b is a second leg unit, and 7 is a robot. Upper body, 8a is a first joint motor, 8b is a second joint motor, 8c is a third joint motor, and 9 is a control device.

股部関節設置部4には、図示しないが、第1の関節モータ8aの出力方向と非平行出力方向を持つアクチュエータ(関節モータ)が設けられており、足部関節設置部5には、第3の関節モータ8cの出力方向と非平行出力方向を持つアクチュエータ(関節モータ)が設けられている。また、同じく図示しないが、上体7の姿勢は、上体7に設置した姿勢センサにより検出し、各関節(8a〜8c)の関節角はエンコーダやポテンショメータなどの関節角センサにより検出している。加えて、脚式ロボットの接地脚の状態は、図示しないが、足部関節設置部5に設置されている足裏の力センサや接触センサなどで構成されている接地検出センサにより検出している。   Although not shown, the crotch joint installation unit 4 is provided with an actuator (joint motor) having a non-parallel output direction with the output direction of the first joint motor 8a. An actuator (joint motor) having a non-parallel output direction and an output direction of the third joint motor 8c is provided. Although not shown, the posture of the upper body 7 is detected by a posture sensor installed on the upper body 7, and the joint angles of the joints (8a to 8c) are detected by joint angle sensors such as an encoder and a potentiometer. . In addition, although not shown, the state of the grounding leg of the legged robot is detected by a grounding detection sensor composed of a sole force sensor or a contact sensor installed in the foot joint installation unit 5. .

図2は、脚式ロボットの制御装置により制御される動作制御系の構造を概略的に説明する図である。図2において、10は非常停止装置、11は動作生成装置、12は動作安定化装置、13は関節角制御装置である。これらの装置は、脚式ロボット本体の制御装置9の内部に設けられている。また、図示しないが、制御装置9の中には、各種センサからの信号を入力するとともに、制御データ等を生成し、脚部のアクチュエータ(関節モータ)に対して制御信号を出力する入出力ポートを有する全体の制御を行うコンピュータ装置が設けられている。また、図2における参照符号14は、制御装置9を除く脚式ロボット本体を示している。参照符号15は、操縦者操作端末を示している。この操縦者操作端末15を用いることにより、必要に応じて外部からオペレータ操作によって、脚式ロボットに対して各種動作の要求信号を送信する。操縦者操作端末15は、ロボット本体とは無線または有線による信号路により結合されており、この信号路により脚式ロボット本体の制御装置9と信号の送受信を行う。 FIG. 2 is a diagram schematically illustrating the structure of an operation control system controlled by a legged robot control device. In FIG. 2, 10 is an emergency stop device, 11 is a motion generation device, 12 is a motion stabilization device, and 13 is a joint angle control device. These devices are provided in the control device 9 of the legged robot main body. Although not shown, the control device 9 inputs and outputs signals from various sensors, generates control data, and outputs control signals to the leg actuators (joint motors). A computer device that performs overall control is provided. Further, reference numeral 14 in FIG. 2 indicates a legged robot main body excluding the control device 9. Reference numeral 15 indicates a pilot operating terminal. By using the operator operation terminal 15, various operation request signals are transmitted to the legged robot by an operator operation from the outside as necessary. Pilot operation terminal 15, and the robot body are coupled by a signal path according to a wireless or wired, performs signal transmission and reception between the control device 9 of the legged robot body by the signal path.

次に、脚式ロボットの制御装置により制御される動作制御について説明する。図2を参照して説明すると、操縦者操作端末15から動作生成要求信号が、動作生成装置11に対して送信されると、動作生成装置11が脚式ロボットの安定な動作パターンを生成し、その動作パターンに必要な第一の関節角指令などの目標各関節角指令(以下、第一の目標各関節角指令と略称する)と上体7の目標姿勢とを非常停止装置10に送信する。   Next, operation control controlled by the legged robot controller will be described. Referring to FIG. 2, when a motion generation request signal is transmitted from the operator operation terminal 15 to the motion generation device 11, the motion generation device 11 generates a stable motion pattern of the legged robot, The target joint angle commands (hereinafter, abbreviated as first target joint angle commands) such as the first joint angle command necessary for the operation pattern and the target posture of the upper body 7 are transmitted to the emergency stop device 10. .

この場合、非常停止装置10は、動作生成装置11の出力信号と、操縦者操作端末15からの非常停止信号または各種センサの信号に基づき、非常停止の必要性の判断を行う。ここでの非常停止とは、緊急に動作停止状態に移行することを意味しており、緊急性を問題にしない場合の停止と同義である。以下の説明では、緊急性が低い場合の通常の停止と緊急性が高い場合の非常停止を、動作停止の意味で同様に用いる。非常停止装置10は、非常停止の必要性が無いと判断した場合には、動作生成装置11から送信された第一の目標各関節角指令を修正することなく、そのまま第二の関節角指令などの目標各関節角指令(以下、第二の目標各関節角指令と略称する)として、動作安定化装置12に送信する。 In this case, the emergency stop device 10 determines the necessity of emergency stop based on the output signal of the motion generation device 11 and the emergency stop signal from the operator operation terminal 15 or signals of various sensors. The emergency stop here means urgently shifting to an operation stop state, and is synonymous with a stop when urgency is not a problem. In the following description, a normal stop when the urgency is low and an emergency stop when the urgency is high are used in the same manner to mean operation stop. If the emergency stop device 10 determines that there is no need for an emergency stop, the second joint angle command or the like is used as it is without correcting the first target joint angle command transmitted from the motion generation device 11. As a target joint angle command (hereinafter abbreviated as a second target joint angle command).

一方、非常停止装置10は、後述するような処理により、非常停止の必要性が有ると判断した場合には、非常停止装置10内で安定に非常停止するための動作パターンを生成して、その動作パターンによる動作制御を行うために必要な目標各関節角指令により、更に動作生成装置11から送信された第一の目標各関節角指令に対して不連続にならないような目標各関節角指令を第二の目標各関節角指令として、動作安定化装置12に送信する。動作安定化装置12は、動作生成装置11や非常停止装置10で動作を生成する際に想定していなかったような要因(例えば路面の凹凸)に対しても安定に動作できるように、各種センサ信号に基づき、第二の目標各関節角指令を微修正した目標関節角を、関節角制御装置13に送信する。関節角制御装置13は、各関節角が動作安定化装置12の出力信号に追従するようなアクチュエータ指令を生成して、左足1および右足2を動作させて、脚式ロボットの動作制御を行う。   On the other hand, if the emergency stop device 10 determines that there is a need for an emergency stop by processing as described later, the emergency stop device 10 generates an operation pattern for a stable emergency stop in the emergency stop device 10, and Target target joint angle commands that do not become discontinuous with respect to the first target joint angle commands transmitted from the motion generation device 11 due to the target joint angle commands necessary for performing motion control according to the motion pattern. The second target joint angle command is transmitted to the motion stabilization device 12. The motion stabilizing device 12 can be operated in various manners so that it can operate stably against factors (such as road surface irregularities) that were not assumed when the motion generating device 11 or the emergency stop device 10 generates motion. Based on the signal, the target joint angle obtained by finely correcting the second target joint angle command is transmitted to the joint angle control device 13. The joint angle control device 13 generates an actuator command so that each joint angle follows the output signal of the motion stabilization device 12 and operates the left foot 1 and the right foot 2 to control the motion of the legged robot.

ところで、比較のため、例えば、脚式ロボットの動作制御を行う制御装置9内に、非常停止装置10が設けられていない場合について説明すると、この場合には、操縦者操作端末15から動作生成要求信号が動作生成装置11に対して送信されると、動作生成装置11が脚式ロボットの安定な動作パターンを生成し、その動作パターンが動作安定化装置12によって微修正がされるものの、一時停止することなく動作パターンに従って動作制御が行われる。したがって、このような場合においては、特に、動作可動範囲内に想定外の障害物があった場合には、脚式ロボットが障害物に接触し、場合によっては転倒することになる。また、脚式ロボットの可動範囲内に人間が立ち入った場合には、最悪の場合、脚式ロボットの機械的な可動部に人間の手指などが挟み込む可能性がある。これに対して、本発明においては、脚式ロボット本体に搭載される制御装置9内に非常停止装置10を設置することで、非常停止装置10が動作して脚式ロボット本体において自律的に必要に応じて、安全にロボットを非常停止させることできる。   By the way, for comparison, for example, a case where the emergency stop device 10 is not provided in the control device 9 that controls the operation of the legged robot will be described. In this case, the motion generation request is sent from the operator operation terminal 15. When the signal is transmitted to the motion generation device 11, the motion generation device 11 generates a stable motion pattern of the legged robot, and the motion pattern is finely corrected by the motion stabilization device 12, but is temporarily stopped. The operation control is performed according to the operation pattern without doing so. Therefore, in such a case, particularly when there is an unexpected obstacle in the movement movable range, the legged robot comes into contact with the obstacle, and sometimes falls. In the worst case, when a person enters the movable range of the legged robot, human fingers may be caught in the mechanical movable part of the legged robot. On the other hand, in the present invention, the emergency stop device 10 is operated and installed autonomously in the legged robot body by installing the emergency stop device 10 in the control device 9 mounted on the legged robot body. Depending on the situation, the robot can be safely stopped in an emergency.

図3は、本発明による脚式ロボットの非常停止装置の基本的な構成を説明するブロック図である。図3に示すように、非常停止装置10は、接地状態判断処理および非常停止判断処理を行う非常停止判断手段21と、非常停止動作生成処理および動作指令切替処理を行う非常停止動作制御手段22により構成される。具体的には、脚式ロボット本体の制御装置9に設けられた非常停止装置10は、非常停止判断手段21により、脚式ロボットと環境との接触状況を判断する。と同時に、非常停止すべきか否かを判断する。非常停止の必要性があると判断した場合には、非常停止装置10内の非常停止動作制御手段22により、非常停止するための非常停止動作パターンを生成する。これと同時に、動作パターンを動作生成装置11で生成される動作パターンから非常停止動作パターンに切り替えることにより、安全にロボットを非常停止させるように構成する。   FIG. 3 is a block diagram illustrating the basic configuration of the emergency stop device for a legged robot according to the present invention. As shown in FIG. 3, the emergency stop device 10 includes an emergency stop determination unit 21 that performs a grounding state determination process and an emergency stop determination process, and an emergency stop operation control unit 22 that performs an emergency stop operation generation process and an operation command switching process. Composed. Specifically, the emergency stop device 10 provided in the control device 9 of the legged robot main body determines the contact state between the legged robot and the environment by the emergency stop judging means 21. At the same time, it is determined whether or not an emergency stop should be performed. If it is determined that an emergency stop is necessary, the emergency stop operation control means 22 in the emergency stop device 10 generates an emergency stop operation pattern for emergency stop. At the same time, the robot is configured to safely stop the robot safely by switching the motion pattern from the motion pattern generated by the motion generator 11 to the emergency stop motion pattern.

図4は、本発明による脚式ロボットの非常停止装置10内の非常停止判断手段21の第一の実施例を説明する図である。図4に示すように、非常停止判断手段21Aは、接地状態判断処理31Aおよび非常停止判断処理32Aから構成され、動作生成装置11の出力信号と、操縦者操作端末15からの非常停止要求信号に基づいて、非常停止判断の処理が行われる。ここでは、動作生成装置11の出力に基づき判断される接地状態判断処理31Aと非常停止要求信号に基づく非常停止判断処理32Aが行われる。 FIG. 4 is a diagram for explaining a first embodiment of the emergency stop judging means 21 in the emergency stop device 10 for a legged robot according to the present invention. As shown in FIG. 4, the emergency stop determination means 21 </ b> A includes a grounding state determination process 31 </ b> A and an emergency stop determination process 32 </ b> A. The emergency stop determination unit 21 </ b> A receives the emergency stop request signal from the motion generation device 11 and the operator operation terminal 15. Based on this, an emergency stop determination process is performed. Here, a grounding state determination process 31A determined based on the output of the motion generation device 11 and an emergency stop determination process 32A based on the emergency stop request signal are performed.

接地状態判断処理31Aにおいては、動作生成装置11から出力される第一の目標各関節角指令と上体7の目標姿勢から、接地状態を判断し、非常停止動作を開始できるタイミングになった場合に、非常停止可能信号を、例えばLowレベルからHighレベルに上げる処理を行う。   In the ground contact state determination process 31A, when the ground contact state is determined from the first target joint angle commands output from the motion generation device 11 and the target posture of the upper body 7 and the emergency stop operation can be started. In addition, a process of raising the emergency stop possible signal from, for example, a low level to a high level is performed.

更に詳しく説明すると、接地状態判断処理31Aにおいては、動作生成装置11から出力される第一の目標各関節角指令と上体7の目標姿勢から、脚式ロボットの各脚の鉛直方向の足裏位置/速度/加速度を計算する。そして、接地状態判断処理31Aは、「足裏速度がゼロ」且つ「足裏速度がゼロになる前の足裏加速度が正」である場合に、「足裏が地面に接地している状態」であると判断する。また、脚式ロボットが単脚支持の状態で上体7を支えるよりも、2脚以上が地面に接している状態の方がより上体7を安定に支えることができるので、2脚以上が「足裏が地面に接地している状態」である場合に、非常停止可能信号を変化させる(例えばLowレベルからHighレベルに上げる)。この非常停止可能信号が、次の非常停止判断処理の入力となる。なお、ゼロモーメントポイント(ZMP:脚式ロボットが床面から受けるモーメントの内、鉛直軸周りを除く軸のモーメントがゼロになるポイント)が2脚の足裏の中間位置近傍にある場合には、上体7の水平速度が小さくなり、非常停止を効果的に開始することができる。そのため、動作生成装置11から出力される第一の目標各関節角指令と上体7の目標姿勢から、上体7から見た各足裏の水平方向の足裏位置を計算し、上体7から見た各足裏の水平方向の足裏位置がほぼ等しくなった場合に、非常停止可能信号を変化させる。   More specifically, in the ground contact state determination process 31A, the vertical soles of the legs of the legged robot are determined from the first target joint angle commands output from the motion generation device 11 and the target posture of the upper body 7. Calculate position / velocity / acceleration. Then, the ground contact state determination process 31 </ b> A is performed when “the sole speed is zero” and “the sole acceleration before the sole speed becomes zero” is “a state where the sole is in contact with the ground”. It is judged that. Also, since the legged robot can support the upper body 7 more stably in the state where two or more legs are in contact with the ground than the upper body 7 is supported with a single leg supported, two or more legs can be supported. In the case of “the state where the sole is in contact with the ground”, the emergency stop possible signal is changed (for example, the level is raised from the Low level to the High level). This emergency stop possible signal becomes the input of the next emergency stop determination process. If the zero moment point (ZMP: the moment that the legged robot receives from the floor, the moment of the axis except the vertical axis becomes zero) is near the middle position of the sole of the two legs, The horizontal speed of the upper body 7 is reduced, and an emergency stop can be effectively started. Therefore, from the first target joint angle command output from the motion generation device 11 and the target posture of the upper body 7, the sole position in the horizontal direction of each sole viewed from the upper body 7 is calculated, and the upper body 7 When the sole positions in the horizontal direction of the soles viewed from the side become substantially equal, the emergency stop possible signal is changed.

図5は、接地状態判断処理31Aの各処理値と出力信号のタイミング関係を示すタイムチャートである。動作生成装置の出力に基づく接地状態判断処理における各信号のタイムチャートを示している。後述する図6のタイムチャートに示されるように、非常停止判断処理32Aにおいては、接地状態判断処理31Aから出力される非常停止可能信号と、操縦者操作端末15からの非常停止要求信号から、非常停止開始を判断し、非常停止動作を開始できるタイミングになった場合に、非常停止開始信号を例えばLowレベルからHighレベルに上げる処理を行っている。更に詳しく説明すると、操縦者操作端末15からの非常停止要求信号を受信すると、非常停止待機信号を、例えばLowレベルからHighレベルに上げる処理を行い、接地状態判断処理31Aの出力である非常停止可能信号と非常停止待機信号の両信号ともにHigh信号になった場合に、非常停止開始信号を、例えばLowレベルからHighレベルに上げる処理を行う。   FIG. 5 is a time chart showing the timing relationship between each processing value of the ground state determination processing 31A and the output signal. The time chart of each signal in the grounding state determination process based on the output of the motion generation device is shown. As shown in the time chart of FIG. 6 to be described later, in the emergency stop determination process 32A, an emergency stop enable signal output from the ground state determination process 31A and an emergency stop request signal from the operator operation terminal 15 When the stop start is determined and it is time to start the emergency stop operation, the emergency stop start signal is raised from, for example, the Low level to the High level. More specifically, when an emergency stop request signal is received from the operator operation terminal 15, an emergency stop standby signal is raised from, for example, a low level to a high level, and an emergency stop is possible, which is an output of the ground state determination process 31A. When both the signal and the emergency stop standby signal become high signals, processing for raising the emergency stop start signal from, for example, a low level to a high level is performed.

これにより、操縦者が脚式ロボットを非常停止させたい場合で且つ非常停止を効果的に開始できるタイミングにおいて、非常停止動作制御手段22に対して、非常停止開始要求を行うことが可能になる。なお、非常停止要求信号に含まれるノイズが多く、誤って非常停止待機信号が生成されてしまうような場合には、
(1)非常停止要求信号を受信した総回数が閾値に達した場合に非常停止待機信号を生成する処理、
(2)非常停止要求信号を連続して受信した場合に非常停止待機信号を生成する処理、
(3)非常停止要求信号のHigh出力をプラスした(Low出力をマイナスとした)積分演算により積分値が閾値に達した場合に非常停止待機信号を生成する処理
のいずれかの処理または組み合わせた処理を施して、より信頼性を向上させるような処理を行う。
This makes it possible to make an emergency stop start request to the emergency stop operation control means 22 when the operator wants to make an emergency stop of the legged robot and at a timing at which the emergency stop can be effectively started. If there is a lot of noise included in the emergency stop request signal and an emergency stop standby signal is generated by mistake,
(1) Processing for generating an emergency stop standby signal when the total number of times of receiving an emergency stop request signal reaches a threshold value;
(2) Processing for generating an emergency stop standby signal when the emergency stop request signal is continuously received,
(3) Any one or combination of processes for generating an emergency stop standby signal when the integrated value reaches a threshold value by an integral operation in which the High output of the emergency stop request signal is added (Low output is negative) To improve the reliability.

図6は、非常停止判断処理32Aにおける各処理値と出力信号のタイミング関係を示すタイムチャートである。図6に示されるタイムチャートは、非常停止要求信号に含まれるノイズを考慮し、非常停止要求信号を連続して受信した場合に、非常停止待機信号を生成する処理を行っている動作例のタイムチャートである。ここでは、非常停止要求信号に基づく非常停止判断処理におけるタイミング関係が示されている。   FIG. 6 is a time chart showing the timing relationship between each process value and the output signal in the emergency stop determination process 32A. The time chart shown in FIG. 6 is a time of an operation example in which processing for generating an emergency stop standby signal is performed when the emergency stop request signal is continuously received in consideration of noise included in the emergency stop request signal. It is a chart. Here, the timing relationship in the emergency stop determination process based on the emergency stop request signal is shown.

図7は、非常停止判断手段の第二の実施例を説明する図であり、また、図8は図7の非常停止判断手段の一部を変更した第三の実施例を説明する図である。図7に示すように、第二の実施例の非常停止判断手段21Bは、非常停止装置10における非常停止判断手段21を、脚式ロボットの接地脚の状態を検出する接地検出センサの出力信号と、脚式ロボットを操作する操縦者操作端末からの信号に基づき、非常停止判断の処理を行うように構成したものである。また、図8に示す第三の実施例の非常停止判断手段21Cは、第二の実施例の非常停止判断手段21Bに対して更に足裏の力センサからセンサ信号が加えられて、非常停止判断の処理を行う実施例となっている。 FIG. 7 is a diagram for explaining a second embodiment of the emergency stop judging means, and FIG. 8 is a diagram for explaining a third embodiment in which a part of the emergency stop judging means of FIG. 7 is changed. . As shown in FIG. 7, the emergency stop determination unit 21B of the second embodiment, the emergency stop determining means 21 in the emergency stop device 10, an output signal of the ground sensor for detecting the state of the ground leg of the legged robot The emergency stop determination process is performed based on the signal from the operator operating terminal that operates the legged robot. Further, the emergency stop determination means 21C of the third embodiment shown in FIG. 8 is further provided with a sensor signal from the sole force sensor to the emergency stop determination means 21B of the second embodiment to determine the emergency stop. In this embodiment, the above process is performed.

図7に示す非常停止装置10における非常停止判断手段21Bでは、非常停止判断手段21Bが、脚式ロボットに搭載している関節角センサ出力と姿勢センサ出力から構成されている接地検出センサの出力により、この接地検出センサの出力と操縦者操作端末15からの非常停止要求信号に基づき、非常停止判断処理を行うように構成される。 In the emergency stop determination means 21B in the emergency stop device 10 shown in FIG. 7, the emergency stop determination means 21B is based on the output of the ground detection sensor composed of the joint angle sensor output and the posture sensor output mounted on the legged robot. Based on the output of the ground detection sensor and the emergency stop request signal from the operator operation terminal 15, an emergency stop determination process is performed.

具体的に説明すると、接地状態判断処理31Bでは、関節角センサ出力と姿勢センサ出力に基づき接地状態を検出する接地検出センサが構成され、接地状態判断処理31Aと同様の処理により、接地状態を判断する。この接地検出センサの出力に基づいて、2脚以上が「足裏が地面に接地している状態」であるかどうかを判断し、加えて、関節角センサ出力と姿勢センサ出力から、上体7から見た各足裏の水平方向の足裏位置を計算し、「上体7から見た各足裏の水平方向の足裏位置がほぼ等しくなった」と判断された場合に、非常停止可能信号を、例えばLowレベルからHighレベルに上げる処理を行うような構成とされる。接地状態判断処理31Bにおける各処理値と出力信号のタイミング関係を示すタイムチャートは、第一の実施例の場合と同様である。   Specifically, in the grounding state determination process 31B, a grounding detection sensor that detects a grounding state based on the joint angle sensor output and the posture sensor output is configured, and the grounding state is determined by the same process as the grounding state determination process 31A. To do. Based on the output of the ground detection sensor, it is determined whether or not two or more legs are in a “state where the soles are in contact with the ground”. In addition, from the joint angle sensor output and the posture sensor output, the upper body 7 Calculate the sole position in the horizontal direction of each sole as viewed from the top, and if it is determined that "the sole position in the horizontal direction of each sole as seen from the upper body 7 is almost equal", an emergency stop is possible For example, the signal is increased from a low level to a high level. The time chart showing the timing relationship between each processing value and the output signal in the ground state determination processing 31B is the same as that in the first embodiment.

また、図8に示す非常停止装置10における非常停止判断手段の第三実施例では、非常停止判断手段21Cが、脚式ロボットの足裏に搭載している力センサにより接地状態を検出する接地検出センサからの出力によって、この接地検出センサ出力と、関節角センサ出力と、姿勢センサ出力と、操縦者操作端末15からの非常停止要求信号とに基づき、非常停止判断処理を行うように構成される。 Further, in the third embodiment of the emergency stop judging means in the emergency stop device 10 shown in FIG. 8, the emergency stop judging means 21C detects a grounding state by a force sensor mounted on the sole of the legged robot. the output from the sensor, and the ground sensor output, a joint angle sensor output, and the orientation sensor output, based on the emergency stop demand signal from the pilot operating terminal 15, to perform an emergency stop-format Dansho physical structure Is done.

具体的に説明すると、接地状態判断処理31Cでは、足裏の力センサにより検出される足裏の力を判別して接地を検出する接地検出センサの信号により、足裏の力センサの鉛直方向の力が正の値である場合には、接地状態であると判断している。そして、接地検出センサの出力に基づき、2脚以上が「足裏が地面に接地している状態」であるかどうかを判断し、加えて、関節角センサ出力と姿勢センサ出力から、上体7から見た各足裏の水平方向の足裏位置を計算し、「上体7から見た各足裏の水平方向の足裏位置がほぼ等しくなった」と判断された場合に、非常停止可能信号を、例えばLowレベルからHighレベルに上げる処理を行うような構成にしている。図9に、接地状態判断処理31C内の各処理値と出力信号との関係を示すタイムチャートが示されている。   Specifically, in the ground contact state determination process 31C, the force of the foot force sensor detected by the foot force sensor is discriminated and the signal of the ground contact detection sensor that detects the ground contact is detected in the vertical direction of the foot force sensor. When the force is a positive value, it is determined that the ground is in contact. Then, based on the output of the ground detection sensor, it is determined whether or not two or more legs are in a “state where the soles are in contact with the ground”. In addition, from the joint angle sensor output and the posture sensor output, the upper body 7 Calculate the sole position in the horizontal direction of each sole as viewed from the top, and if it is determined that "the sole position in the horizontal direction of each sole as seen from the upper body 7 is almost equal", an emergency stop is possible For example, the signal is configured to be increased from a low level to a high level. FIG. 9 shows a time chart showing the relationship between each processing value in the ground state determination processing 31C and the output signal.

なお、図8により説明した第三の実施例の非常停止判断手段では、接地検出センサを足裏の力センサにより構成しているが、足裏の力センサの代わりに、足裏に搭載した接触センサにより接地検出センサを構成することもできる。接触センサを用いた接地状態判断処理は、接地状態判断処理31Cと同様であるので、説明は省略する。   In the emergency stop judging means of the third embodiment described with reference to FIG. 8, the ground contact detection sensor is constituted by a force sensor on the sole, but the contact mounted on the sole instead of the sole force sensor. A ground detection sensor can also be constituted by the sensor. Since the ground state determination process using the contact sensor is the same as the ground state determination process 31C, the description thereof is omitted.

図10は、非常停止判断手段の第四の実施例を説明する図である。この第四の実施例の非常停止判断手段21Dは、動作生成装置11の出力信号と、脚式ロボットの接地脚の状態を検出する接地検出センサの出力信号と、操縦者操作端末15から送出される非常停止要求信号に基づき、非常停止判断の処理を行うように構成されている。   FIG. 10 is a diagram for explaining a fourth embodiment of the emergency stop judging means. The emergency stop determination means 21D of the fourth embodiment is sent from the output signal of the motion generation device 11, the output signal of the ground detection sensor that detects the state of the ground leg of the legged robot, and the operator operation terminal 15. An emergency stop determination process is performed based on the emergency stop request signal.

具体的には、接地状態判断処理31Dにおいては、足裏の力センサにより構成される接地検出センサの信号により、足裏の力センサの鉛直方向の力が正の値である場合には、接地状態であると判断している。そして、接地検出センサから出力される信号に基づき、2脚以上が「足裏が地面に接地している状態」であるかどうかを判断し、加えて、動作生成装置11から出力される第一の目標各関節角指令と上体7の目標姿勢から、上体7から見た各足裏の水平方向の足裏位置を計算し、「上体7から見た各足裏の水平方向の足裏位置がほぼ等しくなった」と判断された場合に、非常停止可能信号を、例えばLowレベルからHighレベルに上げる処理を行うような構成とされる。この接地状態判断処理31D内の各処理値と出力信号のタイミング関係を示すタイムチャートは、第三実施例のもの(図9)と同様なものとなる。   Specifically, in the ground contact state determination process 31D, when the force in the vertical direction of the foot force sensor is a positive value according to the signal of the ground detection sensor formed by the force sensor of the foot, Judged to be in a state. Then, based on the signal output from the ground detection sensor, it is determined whether or not two or more legs are in a “state where the sole is in contact with the ground”, and in addition, the first output from the motion generation device 11. From the target joint angle commands and the target posture of the upper body 7, the horizontal foot position of each sole viewed from the upper body 7 is calculated, and the horizontal foot of each sole viewed from the upper body 7 is calculated. When it is determined that the back positions are almost equal, the emergency stop signal is increased from, for example, a low level to a high level. The time chart showing the timing relationship between each processing value and the output signal in the ground state determination processing 31D is the same as that in the third embodiment (FIG. 9).

図11は、非常停止判断手段の第五の実施例を説明する図である。この第五の実施例の非常停止判断手段21Eは、動作生成装置11の出力信号と、脚式ロボットに搭載した姿勢センサの信号に基づき、非常停止判断の処理を行うように構成されている。このような構成により、動作生成装置の出力に基づく接地状態判断処理と動作生成装置の出力と姿勢センサの出力信号に基づく非常停止処理が行える。   FIG. 11 is a diagram for explaining a fifth embodiment of the emergency stop judging means. The emergency stop determination means 21E of the fifth embodiment is configured to perform an emergency stop determination process based on the output signal of the motion generation device 11 and the signal of the posture sensor mounted on the legged robot. With such a configuration, the ground state determination process based on the output of the motion generation device, and the emergency stop process based on the output of the motion generation device and the output signal of the posture sensor can be performed.

この第五の実施例の非常停止判断手段21Eにおいては、先ず、接地状態判断処理31Aにより、第一の実施例と同様に、動作生成装置11から出力される第一の目標各関節角指令と上体7の目標姿勢から、接地状態を判断し、非常停止動作を開始できるタイミングになった場合に、非常停止可能信号を、例えばLowレベルからHighレベルに上げる処理を行う。なお、図11では、接地状態判断処理を、第一の実施例において説明した接地状態判断処理31Aにより構成している場合を示しているが、第二実施例〜第四実施例として説明したような接地状態判断処理31B〜31Dにより、非常停止可能信号を出力するような構成としてもよい。   In the emergency stop determination means 21E of the fifth embodiment, first, the first target joint angle command output from the motion generation device 11 and the ground state determination processing 31A, as in the first embodiment, From the target posture of the upper body 7, when the ground contact state is determined and the emergency stop operation can be started, a process for raising the emergency stop possible signal from, for example, a low level to a high level is performed. FIG. 11 shows the case where the ground state determination process is configured by the ground state determination process 31A described in the first embodiment. However, as described in the second to fourth embodiments. The emergency stop possible signal may be output by the ground contact state determination processes 31B to 31D.

そして、次の非常停止判断処理32Bにより、接地状態判断処理31Aから出力される非常停止可能信号と、動作生成装置11の出力信号と、脚式ロボットに搭載した姿勢センサの信号に基づき、非常停止開始を判断し、非常停止動作を開始できるタイミングになった場合に非常停止開始信号を、例えばLowレベルからHighレベルに上げる処理を行うように構成される。詳しく説明すると、動作生成装置11から出力される上体7の目標姿勢と脚式ロボットに搭載した姿勢センサの信号の偏差(姿勢偏差)を算出し、姿勢偏差が閾値以上に達した場合に、非常停止待機信号を、例えばLowレベルからHighレベルに上げる処理を行う。そして、接地状態判断処理31Aの出力である非常停止可能信号と非常停止待機信号の両信号ともにHigh信号になった場合に、非常停止開始信号を、例えばLowレベルからHighレベルに上げる処理を行う。   Then, in the next emergency stop determination process 32B, based on the emergency stop enable signal output from the ground state determination process 31A, the output signal of the motion generation device 11, and the signal of the posture sensor mounted on the legged robot, the emergency stop is performed. It is configured to perform a process of determining the start and raising the emergency stop start signal from, for example, a low level to a high level when it is time to start the emergency stop operation. More specifically, when the deviation (posture deviation) between the target posture of the upper body 7 output from the motion generation device 11 and the signal of the posture sensor mounted on the legged robot is calculated and the posture deviation reaches a threshold value or more, For example, the emergency stop waiting signal is increased from a low level to a high level. Then, when both the emergency stop enable signal and the emergency stop standby signal, which are outputs of the ground state determination process 31A, become High signals, a process of raising the emergency stop start signal from, for example, a Low level to a High level is performed.

このような処理を行うことにより、脚式ロボットが転倒しそうになって姿勢偏差が過大になった場合で、且つ非常停止を効果的に開始できるタイミングにおいて、非常停止動作制御手段22に対して、非常停止開始要求信号を送出する(非常停止開始要求を行う)ことが可能になる。なお、姿勢センサの出力信号に含まれるノイズが多く、誤って非常停止待機信号が生成されてしまうような場合には、
(1)姿勢偏差が閾値以上を越した総回数が閾値に達した場合において非常停止待機信号を生成する、
(2)姿勢偏差が連続して閾値以上を越した場合に非常停止待機信号を生成する、
(3)姿勢偏差が閾値以上の場合にプラス/閾値以下の場合にマイナスとした積分演算により積分値が閾値に達した場合に非常停止待機信号を生成する
などの処理を施して、信頼性を向上させた処理を行うようにする。図12は、非常停止判断処理32B内の各処理値と出力信号のタイミング関係を示すタイムチャートであり、図12に示すタイミングチャートでは、姿勢センサの出力信号に含まれるノイズを考慮し姿勢偏差が連続して閾値以上を越した場合に非常停止待機信号を生成する処理を行っているタイミングチャートとなっている。
By performing such processing, when the legged robot is likely to fall down and the posture deviation becomes excessive, and at the timing when the emergency stop can be effectively started, the emergency stop operation control means 22 is It is possible to send an emergency stop start request signal (make an emergency stop start request). In addition, if there is a lot of noise included in the output signal of the attitude sensor and an emergency stop standby signal is generated by mistake,
(1) An emergency stop standby signal is generated when the total number of times the posture deviation exceeds a threshold value reaches the threshold value.
(2) An emergency stop standby signal is generated when the posture deviation continuously exceeds a threshold value or more.
(3) Applying a process such as generating an emergency stop standby signal when the integrated value reaches the threshold value by an integral operation that is positive when the posture deviation is equal to or greater than the threshold value or negative when the attitude deviation is equal to or less than the threshold value. Try to do improved processing. FIG. 12 is a time chart showing the timing relationship between each processing value in the emergency stop determination process 32B and the output signal. In the timing chart shown in FIG. 12, the attitude deviation is considered in consideration of the noise included in the output signal of the attitude sensor. It is a timing chart which performs the process which produces | generates an emergency stop standby signal when exceeding a threshold value continuously.

図13は、非常停止判断手段の第六の実施例を説明する図である。この第六の実施例の非常停止判断手段21Fは、動作生成装置11の出力信号と、脚式ロボットに搭載した足裏の力センサの信号に基づき、非常停止判断の処理を行うように構成されている。   FIG. 13 is a diagram for explaining a sixth embodiment of the emergency stop judging means. The emergency stop determination means 21F of the sixth embodiment is configured to perform an emergency stop determination process based on the output signal of the motion generation device 11 and the signal of the sole force sensor mounted on the legged robot. ing.

この第六の実施例の非常停止判断手段21Fにおいては、先ず、接地状態判断処理31Aにより、第一の実施例と同様に、動作生成装置11から出力される第一の目標各関節角指令と上体7の目標姿勢から、接地状態を判断し、非常停止動作を開始できるタイミングになったら場合に、非常停止可能信号を、例えばLowレベルからHighレベルに上げる処理を行うように構成する。なお、前述した実施例の場合と同様に、図13では、接地状態判断処理を、第一の実施例において説明した接地状態判断処理31Aにより構成している場合を示しているが、第二実施例〜第四実施例として説明したような接地状態判断処理31B〜31Dにより、非常停止可能信号を出力するような構成としてもよい。   In the emergency stop determination means 21F of the sixth embodiment, first, the first target joint angle command output from the motion generation device 11 and the grounding state determination processing 31A are output as in the first embodiment. When the ground contact state is determined from the target posture of the upper body 7 and when it is time to start the emergency stop operation, the emergency stop enable signal is increased from, for example, a low level to a high level. As in the case of the above-described embodiment, FIG. 13 shows a case where the ground state determination process is configured by the ground state determination process 31A described in the first embodiment. It is good also as a structure which outputs an emergency stop possible signal by the earthing | grounding state determination processing 31B-31D which was demonstrated as an example-4th Example.

そして、次の非常停止判断処理32Cにおいて、接地状態判断処理31Aから出力される非常停止可能信号と、脚式ロボットに搭載した足裏の力センサの信号に基づき、非常停止開始を判断し、非常停止動作を開始できるタイミングになった場合に、非常停止開始信号を、例えばLowレベルからHighレベルに上げる処理を行う。更に詳しく説明すると、足裏の力センサの出力が閾値以上に達した場合に、非常停止待機信号を、例えばLowレベルからHighレベルに上げる処理を行う。そして、接地状態判断処理31Aの出力である非常停止可能信号と非常停止待機信号の両信号ともにHigh信号になった場合に、非常停止開始信号を、例えばLowレベルからHighレベルに上げる処理を行う。   Then, in the next emergency stop determination process 32C, an emergency stop start is determined based on the emergency stop enable signal output from the ground contact state determination process 31A and the force sensor signal of the sole mounted on the legged robot. When it is time to start the stop operation, the emergency stop start signal is increased from, for example, a low level to a high level. More specifically, when the output of the sole force sensor reaches a threshold value or more, a process of raising the emergency stop standby signal from, for example, a low level to a high level is performed. Then, when both the emergency stop enable signal and the emergency stop standby signal, which are outputs of the ground state determination process 31A, become High signals, a process of raising the emergency stop start signal from, for example, a Low level to a High level is performed.

これにより、足裏の力センサ出力が過大になるような予期せぬ段差を脚式ロボットが踏んで転倒しそうになった場合で且つ非常停止を効果的に開始できるタイミングにおいて、非常停止動作制御手段22に対して、非常停止開始要求を行うことが可能になる。なお、足裏の力センサの出力信号に含まれるノイズが多く、誤って非常停止待機信号が生成されてしまうような場合には、
(1)力センサの出力が閾値以上を越した総回数が閾値に達した場合に非常停止待機信号を生成する、
(2)力センサの出力が連続して閾値以上を越した場合に非常停止待機信号を生成する、
(3)力センサの出力が閾値以上の場合にプラス/閾値以下の場合にマイナスとした積分演算により積分値が閾値に達した場合に非常停止待機信号を生成する
などの処理を施して、信頼性を向上させた処理を行うように構成しても良い。図14は、非常停止判断処理32C内の各処理値と出力信号のタイミング関係を示すタイムチャートである。図14に示すタイムチャートは、足裏の力センサの出力信号に含まれるノイズを考慮し、足裏の力センサの出力が連続して閾値以上を越した場合に非常停止待機信号を生成する処理を行っているタイミングチャートとなっている。
As a result, when the legged robot is about to fall over an unexpected step where the force sensor output of the sole is excessive, the emergency stop operation control means can be used when the emergency stop can be effectively started. It becomes possible to make an emergency stop start request to. If there is a lot of noise included in the output signal of the sole force sensor and an emergency stop standby signal is generated by mistake,
(1) An emergency stop standby signal is generated when the total number of times the output of the force sensor exceeds the threshold reaches the threshold.
(2) An emergency stop standby signal is generated when the output of the force sensor continuously exceeds a threshold value or more.
(3) When the output of the force sensor is greater than or equal to the threshold value, plus / minus when the force sensor output is less than the threshold value. It may be configured to perform processing with improved performance. FIG. 14 is a time chart showing the timing relationship between each process value and the output signal in the emergency stop determination process 32C. The time chart shown in FIG. 14 considers noise included in the output signal of the sole force sensor, and generates an emergency stop standby signal when the output of the sole force sensor continuously exceeds a threshold value or more. It is a timing chart.

図15は、非常停止判断手段の第七の実施例を説明する図である。この第七の実施例の非常停止判断手段21Gは、動作生成装置11の出力信号と、脚式ロボットを駆動する関節角指令と関節角センサ信号に基づき、非常停止判断の処理を行うように構成されたものとなっている。   FIG. 15 is a diagram for explaining a seventh embodiment of the emergency stop determination means. The emergency stop determination means 21G of the seventh embodiment is configured to perform an emergency stop determination process based on the output signal of the motion generation device 11, the joint angle command for driving the legged robot, and the joint angle sensor signal. It has been made.

この第七の実施例の非常停止判断手段21Gにおいては、先ず、接地状態判断処理31Aにより、第一の実施例と同様に、動作生成装置11から出力される第一の目標各関節角指令と上体7の目標姿勢から、接地状態を判断し、非常停止動作を開始できるタイミングになった場合に、非常停止可能信号を、例えばLowレベルからHighレベルに上げる処理を行うにように構成する。なお、前述した実施例の場合と同様に、図15では、接地状態判断処理を、第一の実施例において説明した接地状態判断処理31Aにより構成している場合を示しているが、第二実施例〜第四実施例として説明したような接地状態判断処理31B〜31Dにより、非常停止可能信号を出力するような構成としてもよい。   In the emergency stop determination means 21G of the seventh embodiment, first, the first target joint angle command output from the motion generation device 11 and the grounding state determination processing 31A, as in the first embodiment, When the ground contact state is determined from the target posture of the upper body 7 and when it is time to start the emergency stop operation, the emergency stop possible signal is increased from, for example, the Low level to the High level. As in the case of the above-described embodiment, FIG. 15 shows the case where the ground state determination process is configured by the ground state determination process 31A described in the first embodiment. It is good also as a structure which outputs an emergency stop possible signal by the earthing | grounding state determination processing 31B-31D which was demonstrated as an example-4th Example.

そして、次の非常停止判断処理32Dにおいて、接地状態判断処理31Aから出力される非常停止可能信号と、脚式ロボットを駆動する関節角指令(第一の関節角指令など)と関節角センサ信号に基づいて、非常停止開始を判断し、非常停止動作を開始できるタイミングになった場合に、非常停止開始信号を、例えばLowレベルからHighレベルに上げる処理を行う。更に詳しく説明すると、関節角制御装置13に入力される関節角指令と脚式ロボットに搭載した関節角センサの信号の偏差(関節角偏差)を算出し、関節角偏差が閾値以上に達した場合において、非常停止待機信号を、例えばLowレベルからHighレベルに上げる処理を行う。そして、接地状態判断処理31Aの出力である非常停止可能信号と非常停止待機信号の両信号ともにHigh信号になった場合に、非常停止開始信号を、例えばLowレベルからHighレベルに上げる処理を行う。   In the next emergency stop determination process 32D, the emergency stop enable signal output from the ground contact state determination process 31A, the joint angle command (first joint angle command, etc.) for driving the legged robot, and the joint angle sensor signal are used. Based on this, when the emergency stop start is determined, and when it is time to start the emergency stop operation, the emergency stop start signal is increased from, for example, the Low level to the High level. More specifically, the deviation (joint angle deviation) between the joint angle command input to the joint angle control device 13 and the signal of the joint angle sensor mounted on the legged robot is calculated, and the joint angle deviation reaches a threshold value or more. , A process of raising the emergency stop standby signal from, for example, a low level to a high level is performed. Then, when both the emergency stop enable signal and the emergency stop standby signal, which are outputs of the ground state determination process 31A, become High signals, a process of raising the emergency stop start signal from, for example, a Low level to a High level is performed.

これにより、脚式ロボットが転倒しそうになって関節角偏差が過大になった場合で且つ非常停止を効果的に開始できるタイミングにおいて、非常停止動作制御手段22に対し、非常停止開始要求を行うことが可能になる。なお、関節角センサの出力信号に含まれるノイズが多く、誤って非常停止待機信号が生成されてしまうような場合には、
(1)関節角偏差が閾値以上を越した総回数が閾値に達した場合に非常停止待機信号を生成する、
(2)関節角偏差が連続して閾値以上を越した場合に非常停止待機信号を生成する、
(3)関節角偏差が閾値以上の場合にプラス/閾値以下の場合にマイナスとした積分演算により積分値が閾値に達した場合に非常停止待機信号を生成する
などの処理を施して、信頼性を向上させた処理を行うように構成されても良い。図16は、非常停止判断処理32D内の各処理値と出力信号のタイミング関係を示すタイムチャートである。図16に示すタイミングチャートでは、関節角センサの出力信号に含まれるノイズを考慮し関節角偏差が連続して閾値以上を越した場合に非常停止待機信号を生成する処理を行っているタイミングチャートとなっている。
As a result, when the legged robot is likely to fall and the joint angle deviation becomes excessive, and at the timing when the emergency stop can be effectively started, an emergency stop start request is made to the emergency stop operation control means 22. Is possible. In addition, when there is a lot of noise included in the output signal of the joint angle sensor and an emergency stop standby signal is generated by mistake,
(1) An emergency stop standby signal is generated when the total number of times that the joint angle deviation exceeds the threshold value reaches the threshold value.
(2) generating an emergency stop standby signal when the joint angle deviation continuously exceeds a threshold value or more;
(3) When the joint angle deviation is greater than or equal to the threshold value, plus / minus when the joint angle deviation is less than or equal to the threshold value, a process such as generating an emergency stop standby signal when the integral value reaches the threshold value by performing an integral operation is performed. It may be configured to perform processing with improved. FIG. 16 is a time chart showing the timing relationship between each process value and the output signal in the emergency stop determination process 32D. The timing chart shown in FIG. 16 is a timing chart that performs processing for generating an emergency stop standby signal when the joint angle deviation continuously exceeds a threshold value in consideration of noise included in the output signal of the joint angle sensor. It has become.

なお、図16は、接地状態判断処理31Aから出力される非常停止可能信号と、脚式ロボットを駆動する関節角指令と関節角センサ信号の偏差(関節角偏差)に基づき、非常停止判断処理を行っているタイミングチャートとなっているが、このような非常停止判断処理において、関節の可動範囲を超える関節角指令の入力を防ぎたい場合には、接地状態判断処理31Aから出力される非常停止可能信号と、脚式ロボットを駆動する関節角指令に基づき、非常停止判断処理を行うようにしても良く、また、関節の可動範囲を超える関節角を関節角センサが出力してしまうような関節角センサの故障に対して非常停止をかけたい場合には、接地状態判断処理31Aから出力される非常停止可能信号と、脚式ロボットに搭載している関節角センサの信号に基づいて、非常停止判断処理を行うようにしても良い。   Note that FIG. 16 shows the emergency stop determination process based on the emergency stop enable signal output from the ground contact state determination process 31A, the joint angle command for driving the legged robot, and the deviation (joint angle deviation) of the joint angle sensor signal. Although it is a timing chart that is performed, in such an emergency stop determination process, if it is desired to prevent the input of a joint angle command exceeding the movable range of the joint, an emergency stop that is output from the ground state determination process 31A is possible. Based on the signal and the joint angle command for driving the legged robot, the emergency stop determination process may be performed, and the joint angle sensor outputs a joint angle exceeding the joint movable range. When it is desired to make an emergency stop in response to a sensor failure, an emergency stop enable signal output from the ground state determination processing 31A and the joint angle sensor mounted on the legged robot Based on the item, it may be performed an emergency stop determination process.

図17は、非常停止判断手段の第八の実施例を説明する図である。この第八の実施例の非常停止判断手段21Hは、動作生成装置11の出力信号と、CCDカメラや超音波センサなどの脚式ロボットに搭載した環境認識センサからの信号に基づき、非常停止判断の処理を行うように構成している。   FIG. 17 is a diagram for explaining an eighth embodiment of the emergency stop judging means. The emergency stop determination means 21H of the eighth embodiment is configured to make an emergency stop determination based on the output signal of the motion generation device 11 and a signal from an environment recognition sensor mounted on a legged robot such as a CCD camera or an ultrasonic sensor. It is configured to perform processing.

この第八の実施例の非常停止判断手段21Hにおいては、先ず、接地状態判断処理31Aにより、第一の実施例と同様に、動作生成装置11から出力される第一の目標各関節角指令と上体7の目標姿勢から、接地状態を判断し、非常停止動作を開始できるタイミングになった場合に、非常停止可能信号を、例えばLowレベルからHighレベルに上げる処理を行う。なお、図17では、前述した実施例の場合と同様に、接地状態判断処理を、第一の実施例において説明した接地状態判断処理31Aにより構成している場合を示しているが、第二実施例〜第四実施例として説明したような接地状態判断処理31B〜31Dにより、非常停止可能信号を出力するような構成としてもよい。   In the emergency stop determination means 21H of the eighth embodiment, first, the first target joint angle command output from the motion generation device 11 and the grounding state determination processing 31A, as in the first embodiment, From the target posture of the upper body 7, when the ground contact state is determined and the emergency stop operation can be started, a process for raising the emergency stop possible signal from, for example, a low level to a high level is performed. FIG. 17 shows the case where the ground state determination process is configured by the ground state determination process 31A described in the first embodiment, as in the case of the above-described embodiment. It is good also as a structure which outputs an emergency stop possible signal by the earthing | grounding state determination processing 31B-31D which was demonstrated as an example-4th Example.

そして、次の非常停止判断処理32Eにおいて、接地状態判断処理31Aから出力される非常停止可能信号と、脚式ロボットに搭載した環境認識センサの信号に基づき、非常停止開始を判断し、非常停止動作を開始できるタイミングになった場合に、非常停止開始信号を、例えばLowレベルからHighレベルに上げる処理を行う。更に詳しく説明すると、脚式ロボットに搭載した環境認識センサにより、歩行経路上に障害物があると認識された場合に、非常停止待機信号を、例えばLowレベルからHighレベルに上げる処理を行う。そして、接地状態判断処理31Aの出力である非常停止可能信号と非常停止待機信号の両信号ともにHigh信号になった場合に、非常停止開始信号を、例えばLowレベルからHighレベルに上げる処理を行う。   Then, in the next emergency stop determination process 32E, the emergency stop start is determined based on the emergency stop enable signal output from the ground state determination process 31A and the signal of the environment recognition sensor mounted on the legged robot, and the emergency stop operation is performed. When it is time to start the process, the emergency stop start signal is increased from, for example, a low level to a high level. More specifically, when the environment recognition sensor mounted on the legged robot recognizes that there is an obstacle on the walking route, a process of raising the emergency stop standby signal from, for example, a low level to a high level is performed. Then, when both the emergency stop enable signal and the emergency stop standby signal, which are outputs of the ground state determination process 31A, become High signals, a process of raising the emergency stop start signal from, for example, a Low level to a High level is performed.

これにより、脚式ロボットが障害物に接触しそうな場合で且つ非常停止を効果的に開始できるタイミングにおいて、非常停止動作制御手段22に対して、非常停止開始要求を行うことが可能になる。なお、環境認識センサの出力信号に含まれるノイズが多く、誤って非常停止待機信号が生成されてしまうような場合には、
(1)環境認識センサによる障害物認識結果の総回数が閾値に達した場合に非常停止待機信号を生成する、
(2)環境認識センサによる障害物認識結果が連続して障害物を認識した場合に非常停止待機信号を生成する、
(3)環境認識センサにより障害物を認識した場合にはプラスとし、認識しなかった場合にはマイナスとした積分演算により積分値が閾値に達した場合に非常停止待機信号を生成する
などの処理を施して、信頼性を向上させた処理を行うようにしても良い。図18は、非常停止判断処理32E内の各処理値と出力信号のタイミング関係を示すタイムチャートである。図18に示すタイミングチャートは、環境認識センサによる障害物認識結果が連続して障害物を認識した場合に非常停止待機信号を生成する処理を行っているタイミングチャートとなっている。
This makes it possible to make an emergency stop start request to the emergency stop operation control means 22 when the legged robot is likely to come into contact with an obstacle and when the emergency stop can be effectively started. If there is a lot of noise in the output signal of the environment recognition sensor and an emergency stop standby signal is generated by mistake,
(1) An emergency stop standby signal is generated when the total number of obstacle recognition results by the environment recognition sensor reaches a threshold value.
(2) When an obstacle recognition result by the environment recognition sensor continuously recognizes an obstacle, an emergency stop standby signal is generated.
(3) Processing such as generating an emergency stop standby signal when the integrated value reaches a threshold value by an integration operation that is positive when an obstacle is recognized by the environment recognition sensor and is negative when the obstacle is not recognized To improve the reliability. FIG. 18 is a time chart showing the timing relationship between each process value and the output signal in the emergency stop determination process 32E. The timing chart shown in FIG. 18 is a timing chart in which an emergency stop standby signal is generated when the obstacle recognition result by the environment recognition sensor continuously recognizes the obstacle.

図19は、非常停止判断手段の第九の実施例を説明する図である。この第九の実施例の非常停止判断手段21Jは、動作生成装置11の出力信号に基づく接地状態判断処理31Aと、非常停止判断処理32Fに基づき、非常停止判断の処理を行うように構成しているが、この非常停止判断処理32Fとしては、第一の実施例により説明した非常停止判断処理32A、または第五〜八の実施例により説明した非常停止判断処理32B〜32Eに基づき、非常停止判断の処理を行うように構成してもよい。   FIG. 19 is a diagram for explaining a ninth embodiment of the emergency stop judging means. The emergency stop determination means 21J of the ninth embodiment is configured to perform an emergency stop determination process based on the ground contact state determination process 31A based on the output signal of the motion generation device 11 and the emergency stop determination process 32F. However, the emergency stop determination process 32F is based on the emergency stop determination process 32A described in the first embodiment or the emergency stop determination processes 32B to 32E described in the fifth to eighth embodiments. You may comprise so that the process of this may be performed.

この場合、先ず、第九の実施例の非常停止判断手段21Jにおいては、接地状態判断処理31Aにより、第一の実施例と同様に、動作生成装置11から出力される第一の目標各関節角指令と上体7の目標姿勢から、接地状態を判断し、非常停止動作を開始できるタイミングになった場合に、非常停止可能信号を、例えばLowレベルからHighレベルに上げる処理を行う。なお、図19では、接地状態判断処理を、第一の実施例において説明した接地状態判断処理31Aにより構成している場合を示しているが、第二実施例〜第四実施例として説明したような接地状態判断処理31B〜31Dにより、非常停止可能信号を出力するような構成としてもよい。   In this case, first, in the emergency stop determination means 21J of the ninth embodiment, the first target joint angles output from the motion generation device 11 by the ground contact state determination process 31A as in the first embodiment. From the command and the target posture of the upper body 7, the ground contact state is determined, and when it is time to start the emergency stop operation, the emergency stop possible signal is raised from, for example, the Low level to the High level. FIG. 19 shows the case where the ground state determination process is configured by the ground state determination process 31A described in the first embodiment. However, as described in the second to fourth embodiments. The emergency stop possible signal may be output by the ground contact state determination processes 31B to 31D.

そして、次の非常停止判断処理32Fにおいて、接地状態判断処理31Aから出力される非常停止可能信号と、動作生成装置11の出力信号と、無線や有線を問わず脚式ロボットを操作する操作端末からの信号と、脚式ロボットに搭載した姿勢センサの信号と、脚式ロボットに搭載した少なくとも一つの力またはモーメントを検出するセンサの信号と、脚式ロボットを駆動する関節角指令または関節角センサ信号と、CCDカメラや超音波センサなどの脚式ロボットに搭載した環境認識センサの信号に基づき、非常停止開始を判断し、非常停止動作を開始できるタイミングになった場合に、非常停止開始信号を、例えばLowレベルからHighレベルに上げる処理を行う。 Then, in the next emergency stop determination process 32F, the emergency stop enable signal output from the ground state determination process 31A, the output signal of the motion generation device 11, and the operation terminal that operates the legged robot regardless of wireless or wired connection. , A posture sensor signal mounted on the legged robot, a sensor signal detecting at least one force or moment mounted on the legged robot, and a joint angle command or joint angle sensor signal for driving the legged robot Based on the signals of environment recognition sensors mounted on legged robots such as CCD cameras and ultrasonic sensors, the emergency stop start signal is determined when it is time to start an emergency stop operation. For example, processing to raise from the Low level to the High level is performed.

更に詳しく説明すると、
(1)操縦者操作端末15からの非常停止要求信号、
(2)動作生成装置11から出力される上体7の目標姿勢と脚式ロボットに搭載した姿勢センサの信号の偏差(姿勢偏差)が閾値以上の場合に出力される姿勢偏差過大信号、
(3)足裏の力センサの出力が閾値以上の場合に出力される足裏力センサ過大信号、
(4)関節角制御装置13に入力される関節角指令と脚式ロボットに搭載した関節角センサの信号の偏差(関節角偏差)が閾値以上の場合に出力される関節角偏差過大信号、
(5)環境認識センサにより障害物を認識した場合に出力される環境認識センサ障害物認識信号など
の各種非常停止判別信号の内、少なくとも1つの信号が検出されたら検出された信号分だけプラスし、全く検出されなかった場合にマイナスとした積分演算により積分値が閾値に達した場合に、非常停止待機信号を、例えばLowレベルからHighレベルに上げる処理を行う。
In more detail,
(1) An emergency stop request signal from the operator operation terminal 15;
(2) An excessive posture deviation signal output when a deviation (posture deviation) between a target posture of the upper body 7 output from the motion generation device 11 and a posture sensor signal mounted on the legged robot is equal to or greater than a threshold value;
(3) A sole force sensor excessive signal that is output when the output of the sole force sensor is equal to or greater than a threshold value;
(4) An excessive joint angle deviation signal that is output when a deviation (joint angle deviation) between a joint angle command input to the joint angle control device 13 and a signal of a joint angle sensor mounted on the legged robot is equal to or greater than a threshold value;
(5) When an obstacle is recognized by the environment recognition sensor, an environment recognition sensor that is output when an obstacle detection signal such as an environment recognition sensor is detected. If at least one signal is detected, the detected signal is incremented. When the integral value reaches a threshold value by the minus integral operation when no detection is made, a process of raising the emergency stop standby signal from, for example, a low level to a high level is performed.

そして、接地状態判断処理31Aの出力である非常停止可能信号と非常停止待機信号の両信号ともにHigh信号になった場合に、非常停止開始信号を、例えばLowレベルからHighレベルに上げる処理を行う。これにより、脚式ロボットが転倒しそうになった場合で且つ非常停止を効果的に開始できるタイミングにおいて、非常停止動作制御手段22に対して、非常停止開始要求を行うことが可能になる。図20は、このような非常停止判断処理32F内の各処理値と出力信号のタイミング関係を示すタイムチャートである。図20に示すタイミングチャートは、動作生成装置の出力と各種センサの出力信号に基づく非常停止処理におけるタイミングチャートとなっている。   Then, when both the emergency stop enable signal and the emergency stop standby signal, which are outputs of the ground state determination process 31A, become High signals, a process of raising the emergency stop start signal from, for example, a Low level to a High level is performed. Thereby, it is possible to make an emergency stop start request to the emergency stop operation control means 22 when the legged robot is about to fall down and at a timing at which an emergency stop can be effectively started. FIG. 20 is a time chart showing the timing relationship between each processing value and the output signal in the emergency stop determination processing 32F. The timing chart shown in FIG. 20 is a timing chart in the emergency stop process based on the output of the motion generation device and the output signals of various sensors.

次に、非常停止装置10の非常停止動作制御手段22について説明する。図21は、本発明の非常停止装置10内の非常停止動作制御手段22の第一の実施例を説明する図であり、図22は、非常停止動作制御手段の各処理値と出力信号のタイミング関係を示すタイムチャートである。また、図23は、上体の並進移動による非常停止動作を説明するための模式図である。図21に示すように、非常停止動作制御手段22Aは、動作生成装置11の出力信号と、非常停止判断手段21からの非常停止開始信号に基づき、第二の関節角指令や上体姿勢角指令を出力する処理を行う。動作の概略について説明すると、非常停止判断手段21からの非常停止開始信号がLowの場合は、非常停止の必要性がないため、動作生成装置11が出力する第一の関節角指令と上体姿勢角指令などの動作指令の信号は、そのまま動作指令切替処理を通過させて、第一の関節角指令と上体姿勢角指令などを、そのまま第二の関節角指令と上体姿勢角指令として出力する。逆に、非常停止判断手段21からの非常停止開始信号がHighの場合には、非常停止の必要性があるため、非常停止動作制御手段22A内で非常停止するための非常停止動作パターンを生成し、動作指令切替処理により、この新規に生成された非常停止動作パターンを実現する関節角指令や上体姿勢角指令を、第二の関節角指令と上体姿勢角指令として出力する。   Next, the emergency stop operation control means 22 of the emergency stop device 10 will be described. FIG. 21 is a diagram for explaining a first embodiment of the emergency stop operation control means 22 in the emergency stop device 10 of the present invention. FIG. 22 shows the timing of each processing value and output signal of the emergency stop operation control means. It is a time chart which shows a relationship. FIG. 23 is a schematic diagram for explaining an emergency stop operation by translation of the upper body. As shown in FIG. 21, the emergency stop motion control means 22 </ b> A is based on the output signal of the motion generation device 11 and the emergency stop start signal from the emergency stop determination means 21, and the second joint angle command and the body posture angle command. Process to output. The outline of the operation will be described. When the emergency stop start signal from the emergency stop determination means 21 is Low, there is no need for an emergency stop, so the first joint angle command and the body posture output by the motion generation device 11 The motion command signal such as the angle command is directly passed through the motion command switching process, and the first joint angle command and the body posture angle command are output as the second joint angle command and the body posture angle command. To do. Conversely, when the emergency stop start signal from the emergency stop determination means 21 is High, an emergency stop operation pattern for generating an emergency stop within the emergency stop operation control means 22A is generated because an emergency stop is necessary. By the operation command switching process, the joint angle command and the body posture angle command for realizing the newly generated emergency stop motion pattern are output as the second joint angle command and the body posture angle command.

具体的に、非常停止動作制御手段22Aにおける非常停止動作パターン生成に関して説明すると、非常停止判断手段21からの非常停止開始信号がHighになった時に、非常停止動作パターンの生成を開始し、動作生成装置11の出力を用いて、非常停止開始時の関節角と上体姿勢角を記録しておく。同時に、動作生成装置11の出力を用いて、非常停止開始時の上体の並進速度を計算する。そして、非常停止動作によって発生する並進慣性を緩和するように、算出した非常停止開始時の上体並進初速度に連続する上体並進速度/並進移動量を求める。ここで、求める上体並進速度は、上体並進初速度と非常停止時の上体並進速度(=ゼロ)に滑らかに連続することがより望ましいが、図22のタイミングチャートに示すように、上体並進初速度と非常停止時の上体並進速度(=ゼロ)までの単調減少でも、実用上は問題ない。   Specifically, the emergency stop operation pattern generation in the emergency stop operation control unit 22A will be described. When the emergency stop start signal from the emergency stop determination unit 21 becomes High, generation of the emergency stop operation pattern is started, and the operation generation is performed. Using the output of the device 11, the joint angle and the body posture angle at the start of emergency stop are recorded. At the same time, the translational velocity of the upper body at the start of the emergency stop is calculated using the output of the motion generation device 11. Then, a body translation speed / translational movement amount that is continuous with the calculated body translation initial speed at the start of emergency stop is determined so as to reduce the translational inertia generated by the emergency stop operation. Here, it is more desirable that the body translation speed to be obtained smoothly continues to the body translation initial speed and the body translation speed at the time of emergency stop (= zero). However, as shown in the timing chart of FIG. There is no problem in practical use even if the body translation initial speed and the body translation speed (= zero) during emergency stop are monotonously decreased.

また、算出された非常停止動作の上体並進速度/並進移動量から、非常停止動作の両足裏並進移動量を算出し、そして、記録した非常停止動作開始時の姿勢と、この算出した非常停止動作の両足裏並進移動量から、非常停止動作を実現する足裏位置を決定し、最終的には逆運動学を用いて、各関節の関節角指令を求めるようにすることができる。   Also, from the calculated body translation speed / translation movement amount of the emergency stop operation, the translational movement amount of both feet in the emergency stop operation is calculated, and the recorded posture at the start of the emergency stop operation and the calculated emergency stop It is possible to determine the position of the sole that realizes the emergency stop operation from the translational movement amount of both soles of the motion, and finally obtain the joint angle command of each joint using inverse kinematics.

このように、非常停止動作制御手段22Aにより、非常停止判断手段から非常停止開始信号が出た場合には、図23に示すように、オリジナル動作と非常停止動作が切り替えられて、上体を並進移動することにより非常停止動作によって発生する並進慣性を緩和しながら安全に脚式ロボットを停止することが可能になる。   In this way, when the emergency stop operation control means 22A outputs an emergency stop start signal from the emergency stop determination means, the original action and the emergency stop action are switched as shown in FIG. By moving, the legged robot can be safely stopped while reducing the translational inertia generated by the emergency stop operation.

図24は、本発明の非常停止装置10内の非常停止動作制御手段の第二の実施例を説明する図であり、図25は、非常停止動作制御手段の各処理値と出力信号のタイミング関係を示すタイムチャートである。また、図26は、足裏位置の回転による非常停止動作を説明するための模式図である。図24に示すように、この非常停止動作制御手段22Bは、動作生成装置11の出力信号と、非常停止判断手段21からの非常停止開始信号に基づき、第二の関節角指令や上体姿勢角指令を出力する処理を行う。   FIG. 24 is a diagram for explaining a second embodiment of the emergency stop operation control means in the emergency stop device 10 of the present invention. FIG. 25 is a timing relationship between each processing value of the emergency stop operation control means and the output signal. It is a time chart which shows. FIG. 26 is a schematic diagram for explaining an emergency stop operation by the rotation of the sole position. As shown in FIG. 24, the emergency stop motion control means 22B is configured to output the second joint angle command and the body posture angle based on the output signal of the motion generation device 11 and the emergency stop start signal from the emergency stop determination means 21. Performs processing to output commands.

この非常停止動作制御手段22Bは、第一の実施例の非常停止動作制御手段22Aと同様に、非常停止判断手段21からの非常停止開始信号がLowの場合は、非常停止の必要性がないため、動作生成装置11が出力する第一の関節角指令と上体姿勢角指令などを、そのまま動作指令切替処理を通過させ、第一の関節角指令と上体姿勢角指令などをそのまま第二の関節角指令と上体姿勢角指令として出力する。逆に、非常停止判断手段21からの非常停止開始信号がHighの場合には、非常停止の必要性があるため、非常停止動作制御手段22B内で非常停止するための非常停止動作パターンを生成し、動作指令切替処理により、この新規に生成された非常停止動作パターンを実現する関節角指令や上体姿勢角指令を、第二の関節角指令と上体姿勢角指令として出力する。   The emergency stop operation control means 22B, like the emergency stop operation control means 22A of the first embodiment, does not need an emergency stop when the emergency stop start signal from the emergency stop determination means 21 is Low. The first joint angle command and the body posture angle command output from the motion generation device 11 are directly passed through the operation command switching process, and the first joint angle command and the body posture angle command are directly passed through the second command. Output as joint angle command and body posture angle command. Conversely, when the emergency stop start signal from the emergency stop determination means 21 is High, an emergency stop operation pattern for generating an emergency stop in the emergency stop operation control means 22B is generated because an emergency stop is necessary. By the operation command switching process, the joint angle command and the body posture angle command for realizing the newly generated emergency stop motion pattern are output as the second joint angle command and the body posture angle command.

具体的に、第二の実施例の非常停止動作制御手段22Bと、第一の実施例の非常停止動作制御手段22Aとの相違点は、非常停止動作生成処理における非常停止動作パターンの生成についての違いである。非常停止動作制御手段22Bにおける非常停止動作パターン生成に関して説明すると、非常停止判断手段21からの非常停止開始信号がHighになった時に、非常停止動作パターンの生成を開始し、動作生成装置11の出力を用いて、非常停止開始時の関節角と上体姿勢角を記録しておく。同時に、動作生成装置11の出力を用いて、非常停止開始時の上体の並進速度を計算し、図25のタイミングチャートに示すように、非常停止動作によって発生するモーメントを抑制するように、算出した非常停止開始時の上体並進初速度に応じて、両足裏の回転量を算出する。そして、記録した非常停止動作開始時の姿勢と、この算出した非常停止動作の足裏位置の回転量から、非常停止動作を実現する足裏位置を決定し、最終的には逆運動学を用いて、各関節の関節角指令を求める。   Specifically, the difference between the emergency stop operation control means 22B of the second embodiment and the emergency stop operation control means 22A of the first embodiment is that the generation of the emergency stop action pattern in the emergency stop action generation process. It is a difference. The emergency stop operation pattern generation in the emergency stop operation control unit 22B will be described. When the emergency stop start signal from the emergency stop determination unit 21 becomes High, the generation of the emergency stop operation pattern is started and the output of the operation generation device 11 is output. Is used to record the joint angle and body posture angle at the start of emergency stop. At the same time, using the output of the motion generation device 11, the translational speed of the upper body at the start of emergency stop is calculated, and as shown in the timing chart of FIG. 25, the moment generated by the emergency stop motion is suppressed. The amount of rotation of both soles is calculated according to the initial body translation initial speed at the start of emergency stop. Then, the sole position for realizing the emergency stop operation is determined from the recorded posture at the start of the emergency stop operation and the calculated rotation amount of the sole position of the emergency stop operation, and finally the inverse kinematics is used. Thus, a joint angle command for each joint is obtained.

このように、非常停止動作制御手段22Bにより、非常停止判断手段から非常停止開始信号が出た場合には、図26の非常停止動作の模式図に示すように、オリジナル動作と非常停止動作が切り替えられて、例えば前進歩行中に急に一時停止した際、前のめりになるモーメントを両足裏で踏ん張ることにより抑制しながら、安全に脚式ロボットを停止することが可能になる。   As described above, when the emergency stop operation control means 22B outputs an emergency stop start signal from the emergency stop determination means, the original action and the emergency stop action are switched as shown in the schematic diagram of the emergency stop action in FIG. Thus, for example, when the robot suddenly stops during forward walking, the legged robot can be safely stopped while suppressing the moment of turning forward by stroking it with both soles.

図27は、本発明の非常停止装置10内の非常停止動作制御手段の第三の実施例を説明する図であり、図28は、上体の並進移動と足裏位置の回転の組み合わせによる非常停止動作を説明するための模式図である。図27に示すように、この非常停止動作制御手段22Cは、第一の実施例の非常停止動作制御手段22Aおよび第二実施例の非常停止動作制御手段22Bの処理要素の組み合わせにより構成している。この非常停止動作制御手段22Cにおいては、動作生成装置11の出力信号と、非常停止判断手段21からの非常停止開始信号に基づき、第二の関節角指令や上体姿勢角指令を出力する。   FIG. 27 is a diagram for explaining a third embodiment of the emergency stop operation control means in the emergency stop device 10 of the present invention. FIG. 28 is an emergency diagram by a combination of translation of the upper body and rotation of the sole position. It is a schematic diagram for demonstrating stop operation | movement. As shown in FIG. 27, the emergency stop operation control means 22C is constituted by a combination of processing elements of the emergency stop operation control means 22A of the first embodiment and the emergency stop operation control means 22B of the second embodiment. . The emergency stop motion control means 22C outputs a second joint angle command and a body posture angle command based on the output signal of the motion generation device 11 and the emergency stop start signal from the emergency stop determination means 21.

この第三の実施例の非常停止動作制御手段22Cは、第一の実施例の非常停止動作制御手段22A、第二の実施例の非常停止動作制御手段22Bと同様に、非常停止判断手段21からの非常停止開始信号がLowの場合には、非常停止の必要性がないため、動作生成装置11が出力する第一の関節角指令と上体姿勢角指令などを、そのまま動作指令切替処理を通過させ、第一の関節角指令と上体姿勢角指令などをそのまま第二の関節角指令と上体姿勢角指令として出力する。逆に、非常停止判断手段21からの非常停止開始信号がHighの場合には、非常停止の必要性があるため、非常停止動作制御手段22A内で非常停止するための非常停止動作パターンを生成し、動作指令切替処理により、この新規に生成された非常停止動作パターンを実現する関節角指令および上体姿勢角指令を、第二の関節角指令および上体姿勢角指令として出力する。   The emergency stop operation control means 22C of the third embodiment is similar to the emergency stop operation control means 22A of the first embodiment and the emergency stop operation control means 22B of the second embodiment. When the emergency stop start signal is low, there is no need for an emergency stop, so the first joint angle command and the body posture angle command output by the motion generation device 11 pass through the motion command switching process as they are. The first joint angle command and the body posture angle command are directly output as the second joint angle command and the body posture angle command. Conversely, when the emergency stop start signal from the emergency stop determination means 21 is High, an emergency stop operation pattern for generating an emergency stop within the emergency stop operation control means 22A is generated because an emergency stop is necessary. By the operation command switching process, the joint angle command and the body posture angle command for realizing the newly generated emergency stop motion pattern are output as the second joint angle command and the body posture angle command.

より具体的に、非常停止動作制御手段22Cでの非常停止動作パターン生成に関して説明すると、非常停止判断手段21からの非常停止開始信号がHighになった時に、非常停止動作パターンの生成を開始し、動作生成装置11の出力を用いて、非常停止開始時の関節角と上体姿勢角を記録しておく。同時に、動作生成装置11の出力を用いて、非常停止開始時の上体の並進速度を計算する。そして、第一の実施例の非常停止動作制御手段22Aと同様にして、非常停止動作によって発生する並進慣性を緩和するように、算出した非常停止開始時の上体並進初速度に連続する上体並進速度/並進移動量を求めてから、非常停止動作の両足裏並進移動量を算出する。また、第二実施例の非常停止動作制御手段22Bと同様にして、非常停止動作によって発生するモーメントを抑制するように、算出した非常停止開始時の上体並進初速度に応じて、両足裏の回転量を算出する。そして、記録した非常停止動作開始時の姿勢と、算出した非常停止動作の両足裏並進移動量と両足裏の回転量から、非常停止動作を実現する足裏位置を決定し、最終的には逆運動学を用いて、各関節の関節角指令を求める。   More specifically, the emergency stop operation pattern generation in the emergency stop operation control unit 22C will be described. When the emergency stop start signal from the emergency stop determination unit 21 becomes High, generation of the emergency stop operation pattern is started. The joint angle and body posture angle at the start of emergency stop are recorded using the output of the motion generation device 11. At the same time, the translational velocity of the upper body at the start of the emergency stop is calculated using the output of the motion generation device 11. Then, in the same manner as the emergency stop operation control means 22A of the first embodiment, the body continuous with the calculated body translation initial speed at the start of emergency stop so as to relieve the translational inertia generated by the emergency stop operation. After obtaining the translation speed / translational movement amount, the translational movement amount of both soles of the emergency stop operation is calculated. Further, in the same manner as the emergency stop operation control means 22B of the second embodiment, according to the calculated upper body translation initial speed at the time of emergency stop so as to suppress the moment generated by the emergency stop operation, Calculate the amount of rotation. Then, the foot position for realizing the emergency stop operation is determined from the recorded posture at the start of the emergency stop operation, the calculated translational movement amount of both soles of the emergency stop operation, and the rotation amount of both soles. Using kinematics, obtain joint angle commands for each joint.

このように、非常停止動作制御手段22Cにより、非常停止判断手段から非常停止開始信号が出た場合には、図28の非常停止動作の模式図に示すように、例えば前進歩行中に急に一時停止した際、上体を並進移動することにより非常停止動作によって発生する並進慣性を緩和するとともに、前のめりになるモーメントを両足裏で踏ん張ることにより抑制しながら、安全に脚式ロボットを停止することが可能になる。   Thus, when the emergency stop operation control means 22C outputs an emergency stop start signal from the emergency stop determination means, as shown in the schematic diagram of the emergency stop operation in FIG. When stopping, the legged robot can be safely stopped while mitigating the translational inertia generated by the emergency stop motion by translating the upper body and suppressing the moment of turning forward with both feet. It becomes possible.

図29は、非常停止装置10による非常停止動作を効果的に実現する非常停止動作開始タイミングを説明する図である。図29では、前進歩行中のロボットの足裏位置の推移を例示している。左図は、動作生成装置11が生成するオリジナル歩行動作であり、右足裏位置を実線の四角で、左足裏位置を一点鎖線の四角で、ZMP[ゼロモーメントポイント:鉛直成分を除きモーメントがゼロになるポイントゼロモーメントポイント]軌道を太線の実線で、また、重心位置の移動を点線で表現している。右図は、本発明による非常停止装置10を効果的に実現する非常停止動作開始タイミングで、脚式ロボットを非常停止させた場合の動作例を示している。左図と同様に、右足裏位置を実線の四角で、左足裏位置を一点鎖線の四角で、ZMP[ゼロモーメントポイント]軌道を太線の実線で、また、重心位置の移動を点線で表現している。加えて非常停止終了時の重心位置を黒丸印、脚式ロボットの両脚による支持多角形[地面と接している部分の包絡線で作られる凸多角形]を長鎖線で表記している。   FIG. 29 is a diagram for explaining the emergency stop operation start timing for effectively realizing the emergency stop operation by the emergency stop device 10. FIG. 29 illustrates the transition of the sole position of the robot during forward walking. The figure on the left shows the original walking motion generated by the motion generator 11, where the right sole position is a solid square, the left sole position is a dashed-dotted line, and ZMP [Zero moment point: zero moment except vertical component] Point zero moment point] The trajectory is represented by a bold solid line, and the movement of the center of gravity is represented by a dotted line. The right figure shows an operation example when the legged robot is emergency stopped at the emergency stop operation start timing for effectively realizing the emergency stop device 10 according to the present invention. As in the left figure, the right foot sole position is represented by a solid square, the left foot sole position is represented by a dashed-dotted square, the ZMP [Zero Moment Point] trajectory is represented by a bold solid line, and the movement of the center of gravity is represented by a dotted line. Yes. In addition, the position of the center of gravity at the end of the emergency stop is indicated by black circles, and the polygon supported by both legs of the legged robot [convex polygon formed by the envelope of the part in contact with the ground] is indicated by a long chain line.

動作生成装置11では、動的な歩行の場合にZMPが支持多角形の外側にくるような動作パターンや、静的な歩行や静止時に重心位置を地面に投影した点が支持多角形の外側にくるような動作パターンであると、脚式ロボットは転倒してしまうため、動的な歩行の場合にはZMPが支持多角形の内側にくるように、静的な歩行や静止時に重心位置を地面に投影した点が支持多角形の内側にくるように、動作パターンが生成されている。歩容がよりダイナミックになればなるほど、ZMP軌道と重心位置を地面に投影した点の軌道は離れ、ゆっくりとした歩容になればなるほど、ZMP軌道と重心位置を地面に投影した点の軌道は近づく。   In the motion generation device 11, in the case of dynamic walking, the motion pattern in which the ZMP is outside the support polygon, or the point where the center of gravity is projected on the ground at the time of static walking or stationary is outside the support polygon. If the movement pattern is such that the legged robot falls, the center of gravity position is set to the ground during static walking or stationary so that the ZMP will be inside the support polygon in the case of dynamic walking. The motion pattern is generated so that the point projected on the inside of the support polygon is inside. As the gait becomes more dynamic, the trajectory of the point where the ZMP trajectory and the center of gravity position are projected on the ground is farther away. Get closer.

非常停止動作が終了した際、ロボットは立ち止まっていることから(静止していることから)、ZMP位置と重心位置を地面に投影した点は一致する。また、非常停止動作終了時に転倒しないためには、ZMP位置(重心位置を地面に投影した点)が、支持多角形の内側にあるように動作する非常停止動作パターンである必要がある。   When the emergency stop operation is finished, the robot is stopped (because it is stationary), so the ZMP position and the position of the center of gravity are projected on the ground. Further, in order to prevent the vehicle from toppling over at the end of the emergency stop operation, it is necessary to have an emergency stop operation pattern that operates so that the ZMP position (the point where the center of gravity position is projected on the ground) is inside the support polygon.

そこで、本発明による非常停止装置10を効果的に実現するタイミングの第一実施例であるが、図29に示すように、脚式ロボットの重心位置を地面に投影した点が支持多角形の重心位置近傍に来たタイミングにおいて非常停止動作に移行すると、脚式ロボットの重心位置を地面に投影した点と支持多角形のエッジまでの距離がなくなり安定余裕が広がるため、効果的な非常停止動作が可能になる。   Therefore, in the first embodiment of the timing for effectively realizing the emergency stop device 10 according to the present invention, as shown in FIG. 29, the center of gravity of the support polygon is the point where the position of the center of gravity of the legged robot is projected on the ground. When shifting to an emergency stop operation at the timing near the position, the distance between the point where the center of gravity of the legged robot is projected on the ground and the edge of the support polygon disappears and the stability margin increases, so effective emergency stop operation can be performed. It becomes possible.

本発明による非常停止装置10を効果的に実現するタイミングの第二実施例であるが、同じく図29に示すように、ZMP軌道の方向と重心位置を地面に投影した点の軌道の方向がほぼ一致するこのタイミングにおいて非常停止動作に移行すると、よりスムーズな非常停止が可能になる。なお、両脚が接地した両脚支持の中間付近においては、上体7の水平速度も小さくなることからも、より安定した非常停止動作が可能になる。   This is a second embodiment of the timing at which the emergency stop device 10 according to the present invention is effectively realized. Similarly, as shown in FIG. 29, the ZMP trajectory direction and the trajectory direction at the point where the center of gravity is projected onto the ground are almost the same. If the emergency stop operation is started at this coincident timing, a smoother emergency stop is possible. In addition, since the horizontal speed of the upper body 7 is also reduced near the middle of the two-leg support where both legs are grounded, a more stable emergency stop operation is possible.

本発明による非常停止装置10を効果的に実現するタイミングの第三実施例であるが、既知の歩行周期である場合には、両脚支持期間の中間点を、非常停止を効果的に実現するタイミングと判断することができる。これは、歩行時の両脚支持機関の中間点では、ZMP軌道の方向と重心位置を地面に投影した点の軌道の方向がほぼ一致するため、第二実施例と同様にこのタイミングにおいてよりスムーズな非常停止が可能になる。例え、歩行周期もが未知である場合には、動作生成装置11からは少なくとも各関節角指令が出力されているので、上体7から見た各足裏の水平方向の足裏位置を計算し、「上体7から見た各足裏の水平方向の足裏位置がほぼ等しくなった」際に、歩行時の両脚支持機関の中間点と判断すると同時に、本発明の非常停止装置10を効果的に実現するタイミングと、実用上、判断しても問題はない。   Although it is a 3rd Example of the timing which implement | achieves the emergency stop apparatus 10 by this invention effectively, when it is a known walk cycle, the timing which implement | achieves an emergency stop effectively in the middle point of both leg support periods It can be judged. This is because the direction of the ZMP trajectory and the direction of the trajectory of the point where the position of the center of gravity is projected onto the ground are substantially the same at the midpoint of the two-leg support engine during walking. Emergency stop is possible. For example, when the walking cycle is also unknown, at least each joint angle command is output from the motion generation device 11, so the foot position in the horizontal direction of each sole viewed from the upper body 7 is calculated. , "When the horizontal sole positions of the soles as viewed from the upper body 7 are substantially equal", the emergency stop device 10 of the present invention is effective at the same time that it is determined as the midpoint between the two leg support engines during walking. There is no problem even if it is determined in terms of timing and practical use.

以上に説明したように、本発明による脚式ロボットの非常停止装置を用いることによって、少なくとも上体と、前記上体に連結された複数本の脚部からなる脚式ロボットは、動作中の脚式ロボットを非常停止させたい場合に、対人安全性を確保しつつ脚式ロボットを安全に停止することができるものとなる。この非常停止装置は、脚式ロボットの非常停止を判断する非常停止判断手段と、脚式ロボットの動作を非常停止させる非常停止動作制御手段とを備えることで、脚式ロボットと環境とが少なくとも2箇所で接する状態において非常停止することになり、動作が停止した状態においても安定性が保たれており、脚式ロボット自体の転倒が防止できる。   As described above, by using the emergency stop device for a legged robot according to the present invention, a legged robot composed of at least the upper body and a plurality of legs connected to the upper body can be used as an operating leg. When it is desired to make an emergency stop of the robot, the legged robot can be safely stopped while ensuring interpersonal safety. The emergency stop device includes an emergency stop determination unit that determines an emergency stop of the legged robot and an emergency stop operation control unit that performs an emergency stop of the operation of the legged robot. An emergency stop will occur when touching at a location, and stability will be maintained even when the operation is stopped, and the legged robot itself can be prevented from falling.

本発明の脚式ロボットの非常停止装置を一態様で実施する脚式ロボットの脚部の構造を概略的に説明する図である。It is a figure which illustrates roughly the structure of the leg part of the leg type robot which implements the emergency stop device of the leg type robot of the present invention in one mode. 脚式ロボットの制御装置により制御される動作制御系の構造を概略的に説明する図である。It is a figure which illustrates roughly the structure of the motion control system controlled by the control apparatus of a legged robot. 脚式ロボットの非常停止装置の基本的な構成を説明するブロック図である。It is a block diagram explaining the basic composition of the emergency stop device of a legged robot. 非常停止判断手段の第一の実施例を説明する図である。It is a figure explaining the 1st Example of an emergency stop judgment means. 動作生成装置の出力に基づく接地状態判断処理の各処理値と出力信号のタイミング関係を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the timing relationship of each process value of an earthing | grounding state determination process based on the output of a motion generation apparatus, and an output signal. 非常停止要求信号に基づく非常停止判断処理の各処理値と出力信号のタイミング関係を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the timing relationship of each process value of an emergency stop judgment process based on an emergency stop request signal, and an output signal. 非常停止判断手段の第二の実施例を説明する図である。It is a figure explaining the 2nd Example of an emergency stop judgment means. 非常停止判断手段の第三の実施例を説明する図である。It is a figure explaining the 3rd Example of an emergency stop judgment means. 接地検出センサの出力に基づく接地状態判断処理の各信号のタイムチャートである。It is a time chart of each signal of the ground state determination process based on the output of the ground detection sensor. 非常停止判断手段の第四の実施例を説明する図である。It is a figure explaining the 4th Example of an emergency stop judgment means. 非常停止判断手段の第五の実施例を説明する図である。It is a figure explaining the 5th Example of an emergency stop judgment means. 非常停止判断処理32B内の各処理値と出力信号のタイミング関係を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the timing relationship between each process value in the emergency stop judgment process 32B, and an output signal. 非常停止判断手段の第六の実施例を説明する図である。It is a figure explaining the 6th Example of an emergency stop judgment means. 非常停止判断処理32C内の各処理値と出力信号のタイミング関係を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the timing relationship between each process value in the emergency stop judgment process 32C, and an output signal. 非常停止判断手段の第七の実施例を説明する図である。It is a figure explaining the 7th Example of an emergency stop judgment means. 非常停止判断処理32D内の各処理値と出力信号のタイミング関係を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the timing relationship between each process value in the emergency stop judgment process 32D, and an output signal. 非常停止判断手段の第八の実施例を説明する図である。It is a figure explaining the 8th Example of an emergency stop judgment means. 非常停止判断処理32E内の各処理値と出力信号のタイミング関係を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the timing relationship between each process value in the emergency stop judgment process 32E, and an output signal. 非常停止判断手段の第九の実施例を説明する図である。It is a figure explaining the 9th Example of an emergency stop judgment means. 非常停止判断処理32F内の各処理値と出力信号のタイミング関係を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the timing relationship between each process value in the emergency stop judgment process 32F, and an output signal. 非常停止装置10内の非常停止動作制御手段の第一の実施例を説明する図である。2 is a diagram for explaining a first embodiment of an emergency stop operation control means in the emergency stop device 10. FIG. 非常停止動作制御手段の各処理値と出力信号のタイミング関係を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the timing relationship between each processing value of an emergency stop operation control means, and an output signal. 上体の並進移動による非常停止動作を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the emergency stop operation | movement by the translational movement of an upper body. 非常停止装置10内の非常停止動作制御手段の第二の実施例を説明する図である。It is a figure explaining the 2nd Example of the emergency stop operation control means in the emergency stop apparatus. 非常停止動作制御手段の各処理値と出力信号のタイミング関係を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the timing relationship between each processing value of an emergency stop operation control means, and an output signal. 足裏位置の回転による非常停止動作を説明するための模式図である。It is a mimetic diagram for explaining emergency stop operation by rotation of a sole position. 非常停止装置10内の非常停止動作制御手段の第三の実施例を説明する図である。It is a figure explaining the 3rd Example of the emergency stop operation control means in the emergency stop apparatus. 上体の並進移動と足裏位置の回転の組み合わせによる非常停止動作を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the emergency stop operation | movement by the combination of the translation of an upper body and rotation of a sole position. 非常停止装置10による非常停止動作を効果的に実現する非常停止動作開始タイミングを説明する図である。It is a figure explaining the emergency stop operation start timing which implement | achieves the emergency stop operation | movement by the emergency stop apparatus 10 effectively.

符号の説明Explanation of symbols

1 左足
2 右足
3 足裏
4 股部関節設置部
5 足部関節設置部
6a 第1脚部
6b 第2脚部
7 ロボット上体
8a 第1の関節モータ
8b 第2の関節モータ
8c 第3の関節モータ
9 制御装置


DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Left foot 2 Right foot 3 Foot sole 4 Crotch joint installation part 5 Foot joint installation part 6a 1st leg part 6b 2nd leg part 7 Robot upper body 8a 1st joint motor 8b 2nd joint motor 8c 3rd joint Motor 9 control device


Claims (8)

上体に連結された複数本の脚部からなる脚式ロボットの停止装置であって、
脚式ロボットの接地状態を判断して、停止動作を開始できるタイミングを判断し、前記タイミングに従って、停止動作の開始信号を出力する停止判断手段と、
前記停止判断手段により出力された開始信号にしたがって脚式ロボットの動作を停止させる制御を行う停止動作制御手段を脚式ロボット本体に備え、
前記停止動作制御手段により、脚式ロボットを停止させる動作パターンによる動作に、脚式ロボットの重心位置を地面に投影した点が支持多角形の重心位置に位置したタイミングで移行し、脚式ロボットと環境とが少なくとも2箇所で接する状態において停止するように制御する
ことを特徴とする脚式ロボットの停止装置。
A legged robot stop device comprising a plurality of legs connected to the upper body,
Determining the grounding state of the legged robot, determining the timing at which the stop operation can be started, and according to the timing, stop determination means for outputting a stop operation start signal;
The legged robot main body is provided with stop operation control means for performing control to stop the action of the legged robot according to the start signal output by the stop judging means,
The stop movement control means shifts to the movement based on the movement pattern of stopping the legged robot at the timing when the point where the center of gravity of the legged robot is projected on the ground is located at the position of the center of gravity of the support polygon. A stop device for a legged robot, which is controlled so as to stop in a state where the environment is in contact with at least two places.
上体に連結された複数本の脚部からなる脚式ロボットの停止装置であって、
脚式ロボットの接地状態を判断して、停止動作を開始できるタイミングを判断し、前記タイミングに従って、停止動作の開始信号を出力する停止判断手段と、
前記停止判断手段により出力された開始信号にしたがって脚式ロボットの動作を停止させる制御を行う停止動作制御手段を脚式ロボット本体に備え、
前記停止動作制御手段により、脚式ロボットを停止させる動作パターンによる動作に、脚式ロボットのゼロモーメント軌道の方向と脚式ロボットの重心軌道の方向が合致したタイミングで移行し、脚式ロボットと環境とが少なくとも2箇所で接する状態において停止するように制御する
ことを特徴とする脚式ロボットの停止装置。
A legged robot stop device comprising a plurality of legs connected to the upper body,
Determining the grounding state of the legged robot, determining the timing at which the stop operation can be started, and according to the timing, stop determination means for outputting a stop operation start signal;
The legged robot main body is provided with stop operation control means for performing control to stop the action of the legged robot according to the start signal output by the stop judging means,
The movement of the legged robot is moved by the stop movement control means at the timing at which the direction of the zero moment trajectory of the legged robot and the direction of the center of gravity trajectory of the legged robot coincide with each other. And a stop device for a legged robot, wherein the stop device is controlled so that the robot stops in a state in which the robot is in contact with at least two locations.
上体に連結された複数本の脚部からなる脚式ロボットの停止装置であって、
脚式ロボットの接地状態を判断して、停止動作を開始できるタイミングを判断し、前記タイミングに従って、停止動作の開始信号を出力する停止判断手段と、
前記停止判断手段により出力された開始信号にしたがって脚式ロボットの動作を停止させる制御を行う停止動作制御手段を脚式ロボット本体に備え、
前記停止動作制御手段により、脚式ロボットを停止させる動作パターンによる動作に、脚式ロボットの両脚支持期の中間時期のタイミングで移行し、脚式ロボットと環境とが少なくとも2箇所で接する状態において停止するように制御する
ことを特徴とする脚式ロボットの停止装置。
A legged robot stop device comprising a plurality of legs connected to the upper body,
Determining the grounding state of the legged robot, determining the timing at which the stop operation can be started, and according to the timing, stop determination means for outputting a stop operation start signal;
The legged robot main body is provided with stop operation control means for performing control to stop the action of the legged robot according to the start signal output by the stop judging means,
The stop motion control means shifts to an operation based on an operation pattern for stopping the legged robot at an intermediate timing between both legs of the legged robot, and stops when the legged robot and the environment are in contact with each other at at least two locations. A legged robot stop device, characterized by being controlled to perform.
請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の脚式ロボットの停止装置において、
前記停止判断手段は、
脚式ロボットを操作する操作端末からの停止要求信号を受信した場合、
脚式ロボットに搭載した姿勢センサの信号による姿勢偏差が閾値以上に達した場合、
脚式ロボットに搭載した足裏の力センサの出力が閾値以上に達した場合、
脚式ロボットに搭載した関節角センサの信号による関節角偏差が閾値以上に達した場合、または、脚式ロボットに搭載された環境認識センサによる認識結果が障害物を認識した場合のいずれかの場合に、停止判断の処理の開始する
ことを特徴とする脚式ロボットの非常停止装置。
The stopping device for the legged robot according to any one of claims 1 to 3,
The stop determination means is
When a stop request signal is received from an operation terminal that operates a legged robot,
If the posture deviation by the signal of the posture sensor mounted on the legged robot has reached the threshold value,
If the output of the force sensor on the sole mounted on the legged robot exceeds the threshold,
Either when the joint angle deviation due to the signal of the joint angle sensor mounted on the legged robot exceeds the threshold, or when the recognition result by the environment recognition sensor mounted on the legged robot recognizes an obstacle In addition, an emergency stop device for a legged robot, characterized in that a stop determination process is started.
請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の脚式ロボットの停止装置において、
前記停止判断手段は、
少なくとも、
脚式ロボットの動作を生成する動作生成装置の出力信号、
脚式ロボットの接地脚の状態を検出する接地検出センサの出力信号、
の一つの信号を用いて、
脚式ロボットの接地状態の判断を行う
ことを特徴とする脚式ロボットの非常停止装置。
The stopping device for the legged robot according to any one of claims 1 to 3,
The stop determination means is
at least,
The output signal of the motion generator that generates the motion of the legged robot,
The output signal of the grounding detection sensor that detects the state of the grounding leg of the legged robot,
Using one signal of
An emergency stop device for a legged robot characterized by determining a grounding state of the legged robot.
請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の脚式ロボットの停止装置において、
前記停止動作制御手段は、停止動作によって発生する並進慣性を緩和するように上体を並進移動する動作制御を行う
ことを特徴とする脚式ロボットの停止装置。
The stopping device for the legged robot according to any one of claims 1 to 3,
The stop device for a legged robot, wherein the stop motion control means performs motion control to translate the upper body so as to relieve the translational inertia generated by the stop motion.
請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の脚式ロボットの停止装置において、
前記停止動作制御手段は、停止動作によって発生するモーメントを抑制するように脚部の足裏位置を回転させる動作制御を行う
ことを特徴とする脚式ロボットの停止装置。
The stopping device for the legged robot according to any one of claims 1 to 3,
The stop device for a legged robot, wherein the stop operation control means performs operation control for rotating the sole position of the leg so as to suppress a moment generated by the stop operation.
請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の脚式ロボットの停止装置において、
前記停止動作制御手段は、停止動作によって発生する並進慣性を緩和するように上体を並進移動する動作制御を行うと共に、停止動作によって発生するモーメントを抑制するように脚部の足裏位置を回転させる動作制御を行う
ことを特徴とする脚式ロボットの停止装置。
The stopping device for the legged robot according to any one of claims 1 to 3,
The stop motion control means performs motion control to translate the upper body so as to relieve the translation inertia generated by the stop motion, and rotates the sole position of the leg so as to suppress the moment generated by the stop motion. A stop device for a legged robot, characterized by performing motion control.
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