脚式移動ロボット制御装置および脚式移動ロボット、並びに、脚式移動ロボット制御方法
【課題】オペレータの操作なしに、特定箇所に物を水平に載置することができ、腕部の伸張可能な範囲の制約が軽減された高さの特定箇所に物を載置することができる脚式移動ロボット制御装置および脚式移動ロボット、並びに、脚式移動ロボット制御方法を提供する
【解決手段】脚式移動ロボット制御装置１は、複数のリンクから構成される、物を把持する腕部および移動するための脚部が、上体部に連結される脚式移動ロボットを、この脚式移動ロボットＲの姿勢および各リンクの位置に関する姿勢位置データと腕部Ｒ３に作用する外力に関する外力データとに基づいて、制御するものであって、データ取得手段３と、全身協調制御手段５と、載置判定手段７と、を備える構成とした。
【解決手段】脚式移動ロボット制御装置１は、複数のリンクから構成される、物を把持する腕部および移動するための脚部が、上体部に連結される脚式移動ロボットを、この脚式移動ロボットＲの姿勢および各リンクの位置に関する姿勢位置データと腕部Ｒ３に作用する外力に関する外力データとに基づいて、制御するものであって、データ取得手段３と、全身協調制御手段５と、載置判定手段７と、を備える構成とした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、脚によって移動する脚式移動ロボット、当該脚式移動ロボットを制御する脚式移動ロボット制御装置、並びに、脚式移動ロボット制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、脚によって歩行または走行する（以下、移動するという）脚式移動ロボットが知られている。このような脚式移動ロボットは、人との自然のコミュニケーションを実現するために、通常、頭部、腕部、胴体部および脚部を備えた人型をしている。
【０００３】
また、一般的なロボット、特に、産業用ロボットには、物を組み立てたり、物を把持したり、物を運搬したりするものが多く見られる。
【０００４】
このような産業ロボットは、物を組み立てたり、物を把持したりする腕部（ロボットハンド、ロボットアームと呼称される）のみによって構成されている場合が多い（例えば、特許文献１，２）。
【０００５】
特許文献１に開示されている「ロボットハンド」は、把持対象物の概略形状を接触センサ、開き角度センサ等から計算して、把持動作を決定するものである。
特許文献２に開示されている「ロボット把持制御装置」は、物を把持するロボットハンドに作用する外力の値が外力センサで検出され、当該外力の値が変化したときに、ロボットハンドが物を把持する把持力を減少または増加して、当該物の受け渡しを行うものである。
【特許文献１】特開２００４−１６０５９４号公報
【特許文献２】特開２００４−１６７６７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来開示されているロボットハンドやロボット把持制御装置を、脚式移動ロボットに組み込んで、この脚式移動ロボットを、オペレータの操作なしで自律制御によって、物を把持させ、特定の箇所に載置しようとすると、当該物を水平に保持することができなくて傾けてしまったり、脚式移動ロボットの姿勢が崩れてしまったりするという問題がある。
【０００７】
特に、脚式移動ロボットの腕部に物を把持させて、この把持した物を、特定箇所（一定の高さのテーブル等）に載置しようとすると、特定箇所の高さが当該腕部の伸張可能な範囲の制約を受けてしまうという問題がある。
【０００８】
そこで、本発明では、前記した問題を解決し、オペレータの操作なしに、特定箇所に物を水平に載置することができ、腕部の伸張可能な範囲の制約が軽減された高さの特定箇所に物を載置することができる脚式移動ロボット制御装置および脚式移動ロボット、並びに、脚式移動ロボット制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するため、物品を把持するために複数のリンクを有した腕部および移動するために複数のリンクを有した脚部が、基体に連結される脚式移動ロボットを、この脚式移動ロボットの姿勢および各リンクの位置に関する姿勢位置データと前記腕部に作用する外力に関する外力データとに基づいて、制御する脚式移動ロボット制御装置であって、データ取得手段と、全身協調制御手段と、載置判定手段とを備え、前記全身協調制御手段は、前記腕部の位置を下げるまたは前記腕部を伸張させた際に、前記載置判定手段により前記物品が前記指定箇所に載置されたと判定されない場合に、前記脚部の各リンクを屈曲させることを特徴とする。
【００１０】
かかる構成によれば、脚式移動ロボット制御装置は、データ取得手段によって、脚式移動ロボットの姿勢および各リンクの位置に関する姿勢位置データと腕部に作用する外力に関する外力データとを取得する。そして、脚式移動ロボット制御装置は、全身協調制御手段によって、データ取得手段で取得された姿勢位置データに基づいて、腕部で把持した物品を、予め指定された指定箇所に載置する際に、腕部の動作にあわせて、脚部の動作を制御する。続いて、脚式移動ロボット制御装置は、載置判定手段によって、全身協調制御手段による動作によって、物品が指定箇所に載置されたことを、データ取得手段で取得された外力データに基づいて判定する。
【００１１】
なお、姿勢位置データには、例えば、脚式移動ロボットの基体の両上端部に該当する「肩」と基体の下端部に該当する「腰」との相対位置、腕部の１つのリンクに該当する「手首」の姿勢、脚部が地面と接触する接触面において、後端部に位置する「踵」から見た腕部の先端部に該当する「手先」の位置に関するデータが含まれている。
【００１２】
請求項２に記載の脚式移動ロボット制御装置は、物品を把持するために複数のリンクを有した腕部および移動するために複数のリンクを有した脚部が、基体に連結される脚式移動ロボットを、この脚式移動ロボットの姿勢および各リンクの位置に関する姿勢位置データと前記腕部に作用する外力に関する外力データとに基づいて、制御する脚式移動ロボット制御装置であって、データ取得手段と、全身協調制御手段と、載置判定手段とを備え、前記仮想の多面体が、前記腕部の部位である手先の位置と、前記腕部と前記基体とが連結するリンクの可動箇所と、前記脚部と前記基体とが連結するリンクの可動箇所と、前記脚部の部位である踵の位置または膝の位置とを少なくとも仮想点としたことを特徴とする。
【００１３】
かかる構成によれば、脚式移動ロボット制御装置は、データ取得手段によって、脚式移動ロボットの姿勢および各リンクの位置に関する姿勢位置データと腕部に作用する外力に関する外力データとを取得する。そして、脚式移動ロボット制御装置は、全身協調制御手段によって、データ取得手段で取得された姿勢位置データに基づいて、腕部で把持した物品を、予め指定された指定箇所に載置する際に、腕部および脚部の部位または前記リンクの可動箇所を仮想点とし、この仮想点を頂点とする仮想の多面体の凸部を互いに補償するように、腕部、脚部の動作を制御する。仮想の多面体は、腕部の部位である手先の位置と、腕部と基体とが連結するリンクの可動箇所と、脚部と基体とが連結するリンクの可動箇所と、脚部の部位である踵の位置または膝の位置とを少なくとも仮想点としている。そして、脚式移動ロボット制御装置は、載置判定手段によって、全身協調制御手段による動作によって、物品が指定箇所に載置されたことを、データ取得手段で取得された外力データに基づいて判定する。
【００１４】
なお、多面体の凸部を互いに補償するとは、各リンクの可動箇所を頂点とする多面体を想定した場合に、この多面体の頂点が成す複数の凸部が維持されるように、一方の凸部の尖鋭さが増加した場合に、他の凸部（一方の凸部の反対側に位置する凸部）の尖鋭さが増加する、つまり、凸部が互いにバランスをとるように当該凸部の尖鋭さが増減することである。
【００１５】
そして、脚式移動ロボット制御装置は、載置判定手段によって、全身協調制御手段による動作により、物品が指定箇所に載置されたことを、データ取得手段で取得された外力データに基づいて判定する。なお、この載置判定手段では、外力データを定数で除算したコンプライアンス入力値に基づいて、載置されたこと（載置が完了したこと）を判定している。
【００１６】
請求項３に記載の脚式移動ロボット制御装置は、請求項１または請求項２に記載の脚式移動ロボット制御装置において、前記全身協調制御手段が、前記腕部が把持している前記物品を水平に保ったまま、前記脚部の各リンクを屈曲させることを特徴とする。
【００１７】
かかる構成によれば、脚式移動ロボット制御装置は、全身協調制御手段によって、腕部が把持している物品を水平に保ったまま、つまり、物品を載置する際に、腕部のいずれかのリンクを回動させて当該腕部を伸張させたとしても、物品を水平に保持するように、例えば、当該腕部を構成する手首の可動角が所定範囲内に収まるようにする。そして、脚式移動ロボット制御装置は、腕部の動作を規制しつつ、脚部の各リンクを屈曲させる。
【００１８】
請求項４に記載の脚式移動ロボットは、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の脚式移動ロボット制御装置を備えたことを特徴とする。
【００１９】
かかる構成によれば、脚式移動ロボットは、物品を把持して移動後、オペレータの操作なしに、腕部と脚部との動作を自律制御しながら、当該物品を指定箇所に載置することができる。
【００２０】
請求項５に記載の脚式移動ロボット制御方法は、物品を把持するために複数のリンクを有した腕部および移動するために複数のリンクを有した脚部が、基体に連結される脚式移動ロボットを、この脚式移動ロボットの姿勢および各リンクの位置に関する姿勢位置データと前記腕部に作用する外力に関する外力データとに基づいて、制御する脚式移動ロボット制御方法であって、姿勢位置データと外力データとを取得するデータ取得手段によって取得するステップと、腕部の動作にあわせて、脚部の動作を制御する全身協調制御手段によって制御するステップと、物品が指定箇所に載置されたことを、データ取得手段で取得された外力データに基づいて判定する載置判定手段によって判定するステップとを含み、前記全身協調制御手段によって制御するステップは、前記腕部の位置を下げるまたは前記腕部を伸張させた際に、前記載置判定手段により前記物品が前記指定箇所に載置されたと判定されない場合に、前記脚部の各リンクを屈曲させることを特徴とする。
【００２１】
かかる手順によれば、脚式移動ロボット制御方法は、はじめのステップにて、データ取得手段によって、脚式移動ロボットの姿勢および各リンクの位置に関する姿勢位置データと腕部に作用する外力に関する外力データとを取得し、次のステップにて、全身協調制御手段によって、データ取得手段で取得された姿勢位置データに基づいて、腕部で把持した物品を、予め指定された指定箇所に載置する際に、腕部の動作にあわせて、脚部の動作を制御する全身協調制御手段によって制御する。そして、脚式移動ロボット制御方法は、次のステップにて、載置判定手段によって、全身協調制御手段による動作により、物品が指定箇所に載置されたことを、データ取得手段で取得された外力データに基づいて判定する。
【発明の効果】
【００２２】
請求項１、２、４、５に記載の発明によれば、姿勢位置データに基づいて脚式移動ロボットの姿勢を所定の姿勢に保ちながら、オペレータの操作なしに、腕部の伸張可能な範囲の制約が軽減された高さの指定箇所に物品を載置することができる。
【００２３】
請求項３に記載の発明によれば、オペレータの操作なしに、物品を載置する指定箇所の高さが所定範囲内にあれば、把持した物品を水平に載置することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
次に、本発明の実施形態について、適宜、図面を参照しながら詳細に説明する。
この実施形態の説明では、まず、脚式移動ロボットの概略、駆動構造および構成について説明し、ついで、脚式移動ロボット制御装置の構成を説明する。その後、脚式移動ロボットによる物品の受け取りから載置するまでの全体動作を説明し、ついで、脚式移動ロボットによる物品を載置する際の詳細な動作について説明する。
【００２５】
（脚式移動ロボットの概略）
図１は、脚式移動ロボットの全体を示す模式図である。
この図１に示すように、脚式移動ロボットＲは、自律移動型の２足移動ロボットであり、人間と同じように２本の脚部Ｒ１（１本のみ図示）により起立、移動（歩行、走行など）し、上体部（基体）Ｒ２、２本の腕部Ｒ３（１本のみ図示）および頭部Ｒ４を備え、自律して移動する。また、脚式移動ロボットＲは、これら脚部Ｒ１、上体部Ｒ２、腕部Ｒ３および頭部Ｒ４の動作を制御する制御装置搭載部Ｒ５を背負う形で背中（上体部Ｒ２の後部）に備えている。以下の説明において、脚式移動ロボットＲの前後方向にＸ軸、左右方向にＹ軸、上下方向にＺ軸をとる。
【００２６】
（脚式移動ロボットの駆動構造）
続いて、脚式移動ロボットＲの駆動構造について説明する。図２は、図１に示した脚式移動ロボットＲの駆動構造を模式的に示す斜視図である。なお、図２における関節部は、当該関節部を駆動する電動モータにより示されている。
【００２７】
〈脚部Ｒ１〉
図２に示すように、左右それぞれの脚部Ｒ１は、６個の関節部１１Ｒ（Ｌ）〜１６Ｒ（Ｌ）を備えている。左右１２個の関節は、股部（脚部Ｒ１と上体部Ｒ２との連結部分）の脚部回旋用（Ｚ軸まわり）の股関節部１１Ｒ，１１Ｌ（右側をＲ、左側をＬとする。また、Ｒ，Ｌを付さない場合もある。以下同じ。）、股部のピッチ軸（Ｙ軸）まわりの股関節部１２Ｒ，１２Ｌ、股部のロール軸（Ｘ軸）まわりの股関節部１３Ｒ，１３Ｌ、膝部のピッチ軸（Ｙ軸）まわりの膝関節部１４Ｒ，１４Ｌ、足首のピッチ軸（Ｙ軸）まわりの足首関節部１５Ｒ，１５Ｌ、および、足首のロール軸（Ｘ軸）まわりの足首関節部１６Ｒ，１６Ｌから構成されている。そして、脚部Ｒ１の下には足部１７Ｒ，１７Ｌが取り付けられている。
【００２８】
すなわち、脚部Ｒ１は、股関節部１１Ｒ（Ｌ），１２Ｒ（Ｌ），１３Ｒ（Ｌ）、膝関節部１４Ｒ（Ｌ）および足首関節部１５Ｒ（Ｌ），１６Ｒ（Ｌ）を備えている。股関節部１１Ｒ（Ｌ）〜１３Ｒ（Ｌ）と膝関節部１４Ｒ（Ｌ）とは大腿リンク２１Ｒ，２１Ｌで、膝関節部１４Ｒ（Ｌ）と足首関節部１５Ｒ（Ｌ），１６Ｒ（Ｌ）とは下腿リンク２２Ｒ，２２Ｌで連結されている。
【００２９】
〈上体部Ｒ２〉
図２に示すように、上体部Ｒ２は、脚式移動ロボットＲの基体部分であり、脚部Ｒ１、腕部Ｒ２および頭部Ｒ４と連結されている。すなわち、上体部Ｒ２（上体リンク５３）は、股関節部１１Ｒ（Ｌ）〜１３Ｒ（Ｌ）を介して脚部Ｒ１と連結されている。また、上体部Ｒ２は、後記する肩関節部３１Ｒ（Ｌ）〜３３Ｒ（Ｌ）を介して腕部Ｒ３と連結されている。また、上体部Ｒ２は、後記する首関節部４１，４２を介して頭部Ｒ４と連結されている。また、上体部Ｒ２は、上体回旋用（Ｚ軸まわり）の関節部２１を備えている。
【００３０】
〈腕部Ｒ３〉
図２に示すように、左右それぞれの腕部Ｒ３は、７個の関節部３１Ｒ（Ｌ）〜３７Ｒ（Ｌ）を備えている。左右１４個の関節部は、肩部（腕部Ｒ３と上体部Ｒ２との連結部分）のピッチ軸（Ｙ軸）まわりの肩関節部３１Ｒ，３１Ｌ、肩部のロール軸（Ｘ軸）まわりの肩関節部３２Ｒ，３２Ｌ、腕部回旋用（Ｚ軸まわり）の肩関節部３３Ｒ，３３Ｌ、肘部のピッチ軸（Ｙ軸）まわりの肘関節部３４Ｒ，３４Ｌ、手首回旋用（Ｚ軸まわり）の腕関節部３５Ｒ，３５Ｌ、手首のピッチ軸（Ｙ軸）まわりの手首関節部３６Ｒ，３６Ｌ、および手首のロール軸（Ｘ軸）まわりの手首関節部３７Ｒ，３７Ｌから構成されている。そして、腕部Ｒ３の先端には把持部（ハンド）７１Ｒ，７１Ｌが取り付けられている。
【００３１】
すなわち、腕部Ｒ３は、肩関節部３１Ｒ（Ｌ），３２Ｒ（Ｌ），３３Ｒ（Ｌ）、肘関節部３４Ｒ（Ｌ）、腕関節部３５Ｒ（Ｌ）および手首関節部３６Ｒ（Ｌ），３７Ｒ（Ｌ）を備えている。肩関節部３１Ｒ（Ｌ）〜３３Ｒ（Ｌ）とは肘関節部３４Ｒ（Ｌ）とは上腕リンク５４Ｒ（Ｌ）で、肘関節部３４Ｒ（Ｌ）と手首関節部３６Ｒ（Ｌ），３７Ｒ（Ｌ）とは前腕リンク５５Ｒ（Ｌ）で連結されている。
【００３２】
〈頭部Ｒ４〉
図２に示すように、頭部Ｒ４は、首部（頭部Ｒ４と上体部Ｒ２との連結部分）のＹ軸まわりの首関節部４１と、首部のＺ軸まわりの首関節部４２と、を備えている。首関節部４１は頭部Ｒ４のチルト角を設定するためのものであり、首関節部４２は頭部Ｒ４のパンを設定するためのものである。
【００３３】
このような構成により、左右の脚部Ｒ１は合計１２の自由度を与えられ、移動中に１２個の関節部１１Ｒ（Ｌ）〜１６Ｒ（Ｌ）を適宜な角度で駆動することで、脚部Ｒ１に所望の動きを与えることができ、ロボットＲが任意に３次元空間を移動することができる。また、左右の腕部Ｒ３は合計１４の自由度を与えられ、１４個の関節部３１Ｒ（Ｌ）〜３７Ｒ（Ｌ）を適宜な角度で駆動することで、脚式移動ロボットＲが所望の作業を行うことができる。
【００３４】
また、足首関節部１５Ｒ（Ｌ），１６Ｒ（Ｌ）と足部１７Ｒ（Ｌ）との間には、公知の６軸力センサ６１Ｒ（Ｌ）が設けられている。６軸力センサ６１Ｒ（Ｌ）は、床面から脚式移動ロボットＲに作用する床反力の３方向成分Ｆｘ，Ｆｙ，Ｆｚと、モーメントの３方向成分Ｍｘ，Ｍｙ，Ｍｚと、を検出する。
【００３５】
また、手首関節部３６Ｒ（Ｌ），３７Ｒ（Ｌ）と把持部７１Ｒ（Ｌ）との間には、公知の６軸力センサ６２Ｒ（Ｌ）が設けられている。６軸力センサ６２Ｒ（Ｌ）は、脚式移動ロボットＲの把持部３８Ｒ（Ｌ）に作用する反力の３方向成分Ｆｘ，Ｆｙ，Ｆｚと、モーメントの３方向成分Ｍｘ，Ｍｙ，Ｍｚと、を検出する。
【００３６】
また、上体部Ｒ２には、傾斜センサ６３が設けられている。傾斜センサ６３は、上体部Ｒ２の重力軸（Ｚ軸）に対する傾きと、その角速度と、を検出する。
また、各関節部の電動モータは、その出力を減速・増力する減速機（図示せず）を介して前記した大腿リンク５１Ｒ（Ｌ）、下腿リンク５２Ｒ（Ｌ）などを相対変位させる。これら各関節部の角度は、関節角度検出手段（例えば、ロータリエンコーダ）によって検出される。
【００３７】
制御装置搭載部Ｒ５は、後記する自律移動制御部１５０、把持部制御部１６０、無線通信部１７０、主制御部２００、バッテリ（図示せず）などを収納している。各センサ６１〜６３などの検出データは、制御装置搭載部Ｒ５内の各制御部および後記する脚式移動ロボット制御装置１に送られる。また、各電動モータは、各制御部からの駆動指示信号により駆動される。
【００３８】
（脚式移動ロボットの構成）
図３は、図１に示した脚式移動ロボットの構成を示すブロック図である。図３に示すように、脚式移動ロボットＲは、脚部Ｒ１、腕部Ｒ２および頭部Ｒ４に加えて、カメラＣ，Ｃ、スピーカＳ、マイクＭＣ，ＭＣ、画像処理部１００、音声処理部１１０、対象検知部１２０、自律移動制御部１５０、把持部制御部１６０、無線通信部１７０、主制御部２００、記憶部３００および脚式移動ロボット制御装置１を備えている。
【００３９】
また、脚式移動ロボットＲは、ジャイロセンサＳＲ１およびＧＰＳ受信器ＳＲ２を備えている。ジャイロセンサＳＲ１は、脚式移動ロボットＲの向きに関するデータ（向きデータ）を検出する。また、ＧＰＳ受信器ＳＲ２は、脚式移動ロボットＲの位置に関するデータ（位置データ）を検出する。ジャイロセンサＳＲ１およびＧＰＳ受信器ＳＲ２が検出したデータは、主制御部２００に出力され、脚式移動ロボットＲの行動を決定するために利用される。
【００４０】
〈カメラ〉
カメラＣ，Ｃは、映像をデジタルデータとして取り込むことができるものであり、例えばカラーＣＣＤ(Charge-Coupled Device)カメラが使用されている。カメラＣ，Ｃは、左右に平行に並んで配置され、撮影した画像は画像処理部１００に出力される。このカメラＣ，Ｃと、スピーカＳおよびマイクＭＣ，ＭＣは、いずれも頭部Ｒ４の内部に配設されている。
【００４１】
〈画像処理部〉
画像処理部１００は、カメラＣ，Ｃが撮影した画像を処理して、撮影された画像から脚式移動ロボットＲの周囲の状況を把握するため、周囲の障害物や人物の認識を行う部分である。この画像処理部１００は、ステレオ処理部１０１、移動体抽出部１０２および顔認識部１０３を備えている。
【００４２】
ステレオ処理部１０１は、左右のカメラＣ，Ｃが撮影した２枚の画像の一方を基準としてパターンマッチングを行い、左右の画像中の対応する各画素の視差を計算して視差画像を生成し、生成した視差画像及び元の画像を移動体抽出部１０２に出力する。なお、この視差は、脚式移動ロボットＲから撮影された物体までの距離を表すものである。
【００４３】
移動体抽出部１０２は、ステレオ処理部１０１から出力されたデータに基づき、撮影した画像中の移動体を抽出するものである。移動する物体（移動体）を抽出するのは、移動する物体は人物であると推定して、人物の認識をするためである。
移動体の抽出をするために、移動体抽出部１０２は、過去の数フレーム（コマ）の画像を記憶しており、最も新しいフレーム（画像）と、過去のフレーム（画像）を比較して、パターンマッチングを行い、各画素の移動量を計算し、移動量画像を生成する。そして、視差画像と、移動量画像とから、カメラＣ，Ｃから所定の距離範囲内で、移動量の多い画素がある場合に、その位置に人物がいると推定し、その所定距離範囲のみの視差画像として、移動体を抽出し、顔認識部１０３へ移動体の画像を出力する。
【００４４】
また、移動体抽出部１０２は、抽出した移動体の高さ、すなわち身長を算出し、顔認識部１０３へ出力する。すなわち、移動体抽出部１０２は、脚式移動ロボットＲに対する人の位置を特定することができ、また、人の身長を算出することができる。
【００４５】
顔認識部１０３は、抽出した移動体から肌色の部分を抽出して、その大きさ、形状などから顔の位置を認識する。なお、同様にして、肌色の領域と、大きさ、形状などから手の位置も認識される。
認識された顔の位置は、脚式移動ロボットＲが移動するときの情報として、また、その人とのコミュニケーションを取るため、主制御部２００に出力されると共に、無線通信部１７０に出力されて、基地局２（脚式移動ロボットＲに対し、無線通信を行うところ）に送信される。
【００４６】
〈スピーカ〉
スピーカＳは、後記する音声合成部１１１により生成された音声データに基づき、音声を出力する。
【００４７】
〈マイク〉
マイクＭＣ，ＭＣは、脚式移動ロボットＲの周囲の音を集音するものである。集音された音は、後記する音声認識部１１２および音源定位部１１３に出力される。
【００４８】
〈音声処理部〉
音声処理部１１０は、音声合成部１１１、音声認識部１１２および音源定位部１１３を備えている。
音声合成部１１１は、主制御部２００が決定し、出力してきた発話行動の指令に基づき、文字情報から音声データを生成し、スピーカＳに音声を出力する部分である。音声データの生成には、予め記憶している文字情報と音声データとの対応関係を利用する。
【００４９】
音声認識部１１２は、マイクＭＣ，ＭＣから音声データが入力され、予め記憶している音声データと文字情報との対応関係に基づき、音声データから文字情報を生成し、主制御部２００に出力するものである。
【００５０】
音源定位部１１３は、マイクＭＣ，ＭＣ間の音圧差および音の到達時間差に基づいて、音源の位置（脚式移動ロボットＲからの距離および方向）を特定する。
【００５１】
〈対象検知部〉
対象検知部１２０は、脚式移動ロボットＲの周囲に検知用タグ（図示せず）を備える検知対象（図示せず）が存在するか否かを検知すると共に、検知対象の存在が検知された場合、当該検知対象の位置を特定するものである。
【００５２】
〈自律移動制御部〉
自律移動制御部１５０は、頭部制御部１５１、腕部制御部１５２および脚部制御部１５３を備えている。
頭部制御部１５１は、主制御部２００の指示に従い頭部Ｒ４を駆動し、腕部制御部１５
２は、主制御部２００の指示に従い腕部Ｒ２を駆動し、脚部制御部１５３は、主制御部２
００の指示に従い脚部Ｒ１を駆動する。
【００５３】
〈把持部制御部〉
把持部制御部１６０は、主制御部２００の指示に従い把持部７１を駆動する。把持部７１は、一対の把持部７１Ｒ，７１Ｌ（図２参照）からなり、これら一対の把持部７１Ｒ，７１Ｌは鏡面対称に配置されている。
また、この把持部７１には、当該把持部７１に作用する外力を検出する外力検出手段（図示せず）が設けられている。この外力検出手段として、ここでは、６軸力センサを採用している。この６軸力センサは、外力の方向も検出可能であるので、物品から把持部７１に作用する外力のうち、Ｘ軸方向の力Ｆｘ、Ｙ軸方向の力Ｆｙ、Ｚ軸方向の力Ｆｚをそれぞれ検出可能である。
【００５４】
〈無線通信部〉
無線通信部１７０は、基地局２に接続され、脚式移動ロボットの管理を行うロボット管理装置４とデータの送受信を行う通信装置である。無線通信部１７０は、公衆回線通信装置１７１および無線通信装置１７２を備えている。
公衆回線通信装置１７１は、携帯電話回線やＰＨＳ(Personal Handyphone System)回線などの公衆回線を利用した無線通信手段である。一方、無線通信装置１７２は、IEEE802.11b規格に準拠するワイヤレスＬＡＮなどの、近距離無線通信による無線通信手段である。
無線通信部１７０は、ロボット管理装置４（脚式移動ロボットＲの管理を行うところ）からの接続要求に従い、公衆回線通信装置１７１または無線通信装置１７２を選択してロボット管理装置４とデータ通信を行うものである。
【００５５】
〈主制御部〉
主制御部２００は、ジャイロセンサＳＲ１、ＧＰＳ受信器ＳＲ２、画像処理部１００、音声認識部１１０、対象検知部１２０、自律移動制御部１５０、把持部制御部１６０、無線通信部１７０、記憶部３００および脚式移動ロボット制御装置１から入力される様々な信号、データに基づいて、脚式移動ロボットＲの制御全般を司るものである。なお、この実施形態では、主制御部２００と脚式移動ロボット制御装置１とを別々に構成しているが、脚式移動ロボット制御装置１の各制御手段がこの主制御部２００に組みこまれるように構成してもよい。
【００５６】
〈記憶部〉
記憶部３００は、一般的な記憶媒体によって構成されており、人データと、地図データと、物品データと、発話データとを記憶しているものである。
【００５７】
人データは、脚式移動ロボットＲが移動する範囲（移動エリア）に存在する人に関するデータ（人データ）を関連付けたものである。例えば、人データとしては、人識別番号（ＩＤ）、名前、所属、タグ識別番号、通常居場所、机位置、顔画像などに関するデータが含まれる。
【００５８】
地図データは、脚式移動ロボットＲが移動する範囲（移動エリア）の地図に関するデータを関連付けたものである。例えば、地図データとしては、移動エリアの地形、壁位置、机位置などに関するデータが含まれる。
【００５９】
物品データは、脚式移動ロボットＲに運搬させる物品に関するデータ（物品データ）を関連付けたものである。例えば、物品データとしては、物品識別番号、物品の名称、大きさ、重さなどに関するデータが含まれる。
【００６０】
発話データは、脚式移動ロボットＲが発話するためのデータ（発話データ）を関連づけたものである。例えば、発話データとしては、日常会話におけるあいさつなどに関する音声波形データが含まれる。
【００６１】
（脚式移動ロボット制御装置の構成）
次に、脚式移動ロボット制御装置の構成について図４を参照して説明する（適宜、図２、図３参照）。図４は脚式移動ロボット制御装置のブロック図であり、この図４に示すように、脚式移動ロボット制御装置１は、脚式移動ロボットＲの様々な動作の中で、腕部Ｒ３（把持部７１Ｒ（Ｌ））で把持した物品（物）を載置する際の動作を制御するもので、データ取得手段３と、全身協調制御手段５と、載置判定手段７とを備えている。
【００６２】
なお、この実施形態では、脚式移動ロボットＲが把持する物品として、カップやグラス等を載せたトレイ（お盆）を想定し、このトレイを載置する指定箇所として、一般的なテーブルを想定している。そして、この脚式移動ロボット制御装置１は、当該テーブルの高さが所定範囲内の高さを有していれば、脚式移動ロボットＲにより、テーブルの上にトレイを水平に載置する動作、いわゆる盆置き動作を可能にしたものである。
【００６３】
そしてさらに、この脚式移動ロボット制御装置１は、この盆置き動作を行う際に、テーブルの高さを固定しておいて、脚式移動ロボットＲが直立したまま、腕部Ｒ３を伸張することで、トレイを載置する動作にとどまらず、脚式移動ロボットＲの全身のリンクを協調制御することで、テーブルの高さが低くなった場合（所定範囲内に限る）であっても、トレイを載置する動作を可能にしたものである。
【００６４】
データ取得手段３は、脚式移動ロボットＲが物品を把持して移動し、当該物品を載置する目的地（例えば、テーブルの前）に到着した際の当該脚式移動ロボットＲの姿勢や各リンクの位置に関する姿勢位置データと、腕部Ｒ３の先端（手先）にかかる外力に関する外力データを取得するもので、ポスチャー制御入力手段３ａと、現在手首姿勢取得手段３ｂと、手先目標位置入力手段３ｃと、位置コンプライアンス入力手段３ｄと、二次フィルタ３ｅとを備えている。
【００６５】
ポスチャー制御入力手段３ａは、脚式移動ロボットＲの肩すなわち肩関節部３１Ｒ〜３３Ｒの姿勢位置データと、腰すなわち股部（脚部Ｒ１と上体部Ｒ２との連結部分）の姿勢位置データとを入力することで、肩と腰の相対的な位置関係を入力するものである。
【００６６】
現在手首姿勢取得手段３ｂは、現在の手首の姿勢を、自律移動制御部１５０の腕部制御部１５２から取得するものである。現在の手首の姿勢は、手首回旋用の腕関節部３５Ｒ，３５Ｌ、手首のピッチ軸（Ｙ軸）まわりの手首関節部３６Ｒ，３６Ｌおよび手首のロール軸（Ｘ軸）まわりの手首関節部３７Ｒ，３７Ｌのそれぞれの角度によって、決定されるものである。
【００６７】
手先目標位置入力手段３ｃは、脚式移動ロボットＲの腕部Ｒ３の先端（手先）の目標値を入力するものである。手先の目標値は、足首関節部１６Ｒと足首関節部１６Ｌとの中点の位置を基準とした場合の把持部７１Ｒ（Ｌ）の位置（手先位置）によって決定されるものである。
【００６８】
位置コンプライアンス入力手段３ｄは、把持部７１Ｒ（Ｌ）に作用する外力に関する外力データ（コンプライアンス入力値）を入力するものである。この外力データは、把持部７１Ｒ（Ｌ）が何かに接触した際に増加するので、この入力された外力データが増加したか否かによって、腕部Ｒ３の把持部７１Ｒ（Ｌ）で把持した物品が指定箇所（テーブルの上面）に載置されたこと（テーブル上面に把持部７１Ｒ（Ｌ）が接触したこと）を判定することができる。
【００６９】
二次フィルタ３ｅは、位置コンプライアンス入力手段３ｄから入力された外力データを、腕部Ｒ３の応答周波数と、腰すなわち股部（脚部Ｒ１と上体部Ｒ２との連結部分）の応答周波数とに分別するためのフィルタである。
【００７０】
全身協調制御手段５は、データ取得手段３で取得された姿勢位置データ（各部の位置）および外力データ（コンプライアンス入力値）に基づいて、脚式移動ロボットＲが物品を載置する際に、各部（各リンク）を協調させるように制御するもので、腰制御修正量計算手段５ａと、手首姿勢修正量計算手段５ｂと、位置偏差比較手段５ｃと、ヤコビ行列作成手段５ｄと、各軸目標値計算手段５ｅと、各軸目標値計算手段５ｆと、各軸修正量総和手段５ｇと、一次遅れフィルタ５ｈと、積分演算手段５ｉと、肘角度制御演算手段５ｊと、積分演算手段５ｋと、順運動学計算手段５ｌと、バランス修正量計算手段５ｍとを備えている。
【００７１】
なお、この全身協調制御手段５による各部（各リンク）を協調させる制御は、データ取得手段３で取得された姿勢位置データに基づいて、特定の動作（例えば、盆置き動作、腕部Ｒ３を振ったりする挨拶動作等）につき、脚式移動ロボットＲの姿勢の一連変化が予め設定された情報である全身計画に従って、各リンクへの指令値を出力することで実現される。この各部（各リンク）を協調させる制御は、脚式移動ロボットＲの全身の姿勢（ポスチャー）を制御するものであるので、いわゆるポスチャー制御と呼ばれている。
【００７２】
そして、このポスチャー制御では、各部の位置または各リンクの可動箇所を仮想点とし、この仮想点を頂点とする多面体の凸部を互いに補償するように、例えば、一方の凸部が突出した場合、当該凸部の反対側に位置する凸部を突出させるようにして、バランスをとるように、脚式移動ロボット制御装置１が、各リンクへの指令値を出力している。
【００７３】
なお、多面体は、腕部Ｒ３の部位である手先の位置と、脚部Ｒ１と基体Ｒ２とが連結するリンクの可動箇所と、脚部Ｒ１と基体Ｒ２と連結するリンクの可動箇所と、脚部Ｒ１の部位である踵の位置または膝の位置とを少なくとも仮想点にして構成する。
【００７４】
腰制御修正量計算手段５ａは、データ取得手段３のポスチャー制御入力手段３ａから入力された肩関節部３１Ｒ〜３３Ｒの姿勢位置データおよび股部（脚部Ｒ１と上体部Ｒ２との連結部分）の姿勢位置データ（肩と腰の位置関係）と、順運動学計算手段５ｌで計算された係数（詳細は後記する）とに基づいて、腰位置（股部の位置）を修正する修正量（腰位置修正量）を計算するものである。
【００７５】
手首姿勢修正量計算手段５ｂは、データ取得手段３の現在手首姿勢取得手段３ｂで取得された現在の手首の姿勢、すなわち、腕関節部３５Ｒ，３５Ｌ、手首関節部３６Ｒ，３６Ｌ、手首関節部３７Ｒ，３７Ｌのそれぞれの角度に基づいて、手首の姿勢を修正（物品を水平に保つように）する修正量（手首角度修正量）を計算するものである。
【００７６】
なお、この手首姿勢修正量計算手段５ｂでは、腕関節部３５Ｒ，３５Ｌ、手首関節部３６Ｒ，３６Ｌ、手首関節部３７Ｒ，３７Ｌのそれぞれの角度が限界にならないように（リミットを回避するために）手首角度修正量を計算している。つまり、ここでは、腕部Ｒ３の肘の高さを変えて、両腕の手首（手首関節部３６Ｒ，３６Ｌ、手首関節部３７Ｒ，３７Ｌ）がなす面を変化させるために、手首角修正量を計算している。
【００７７】
位置偏差比較手段５ｃは、手先目標位置入力手段３ｃにより入力された手先の目標値と、順運動学計算手段５ｌにより入力された現在の手先位置とを比較するものである。この比較は、手先の目標値から現在の手先位置を減算することで行われ、減算したもの（位置偏差）は各軸目標値計算手段５ｆに出力される。
【００７８】
ヤコビ行列作成手段５ｄは、腰制御修正量計算手段５ａで計算された腰位置修正量と、順運動学計算手段５ｌで計算された係数と、バランス修正量計算手段５ｍで計算されたバランス修正量（詳細は後記する）とに基づいて、各リンクに含まれる各軸の動き易さに対応したヤコビ行列Ｊを作成するものである。
【００７９】
各軸目標値計算手段５ｅは、手首姿勢修正値計算手段５ｂで計算された手首角度修正量と、ヤコビ行列作成手段５ｄで作成されたヤコビ行列Ｊとに基づいて、腕部Ｒ３（把持部７１を除く）への各軸目標値（各リンクへの指令値）を計算するものである。
【００８０】
各軸目標値計算手段５ｆは、位置偏差比較手段５ｃから出力された位置偏差と、各軸目標値計算手段５ｅで計算された腕部Ｒ３への各軸目標値とに基づいて、把持部７１への各軸目標値を計算するものである。
【００８１】
なお、これら各軸目標値計算手段５ｅおよび各軸目標値計算手段５ｆでは、入力されたデータ（手首角度修正量、位置偏差等）をｘとし、各軸目標値をθとすると、この各軸目標値θを、次に示す数式（１）を用いて計算している。
ｄｅｌｔａ θ＝ｉｎｖ（Ｊ）＊ｄｅｌｔａ ｘ ・・・数式（１）
この数式（１）において、ｉｎｖ（Ｊ）は、ヤコビ行列Ｊを利用した関数である。なお、詳細には、Ｊ＊＝Ｗ−１ＪＴ（ｋＩ＋ＪＷ−１ＪＴ）−１となるヤコビ行列を用いている。
【００８２】
各軸修正量総和手段５ｇは、ヤコビ行列作成手段５ｄで作成されたヤコビ行列と、各軸目標値計算手段５ｅで計算された腕部Ｒ３への各軸目標値と、各軸目標値計算手段５ｆで計算された把持部７１への各軸目標値とに基づいて、各軸の修正量を総和すると共に、総和した結果から、軸ごとに各軸目標値を演算するものである。つまり、この各軸修正量総和手段５ｇでは、手先目標位置入力手段３ｃで入力された目標値（目標位置姿勢入力）と、現在手首姿勢取得手段３ｂで取得された現在の手首の姿勢（手首姿勢入力）と、ポスチャー制御入力手段３ａで入力された肩と腰との相対的な位置関係（凸部補償入力）とによって、各軸目標値を演算している。
【００８３】
一次遅れフィルタ５ｈは、各軸修正量総和手段５ｇで演算された軸ごとの各軸目標値の出力を滑らかにするためのフィルタであり、各軸目標値に伝達関数（１／Ｔｓ＋１（Ｔ：時定数，ｓ：微分演算子））を乗算するものである。なお、各軸目標値の出力を遅らせる理由は、脚式移動ロボットＲの上体の動きの特性と、当該ロボットの動作について予め設定されているモデル特性とを適合させるためである。
【００８４】
積分演算手段５ｉは、一次遅れフィルタ５ｈで伝達関数が乗算された各軸目標値に積分演算を施すものである。そして、この積分演算手段５ｉで演算された結果は、バランス修正量計算手段５ｍに出力されると共に、主制御部２００を介して、自律移動制御部１５０の脚部制御部１５３に出力され、脚式移動ロボットＲの動作に反映される。
【００８５】
肘角度制御演算手段５ｊは、各軸修正量総和手段５ｇで演算された軸ごとの各軸目標値に基づいて、肘角度目標値を演算し、この肘角度目標値から肩角度を修正する肩角度修正量を演算するものである。肘角度目標値は、肘部のピッチ軸（Ｙ軸）のまわりの肘関節部３４Ｒ，３４Ｌの角度であり、肩角度修正量は、肩部（腕部Ｒ３と上体部Ｒ２との連結部分）のピッチ軸（Ｙ軸）まわりの肩関節部３１Ｒ，３１Ｌ、肩部のロール軸（Ｘ軸）まわりの肩関節部３２Ｒ，３２Ｌおよび腕部回旋用（Ｚ軸まわり）の肩関節部３３Ｒ，３３Ｌの角度を修正する修正量である。
【００８６】
積分演算手段５ｋは、肘角度制御演算手段５ｊで演算された肩角度修正量に積分演算を施すものである。そして、この積分演算手段５ｋで演算された結果は、バランス修正量計算手段５ｍに出力されると共に、主制御部２００を介して、自律移動制御部１５０の腕部制御部１５２に出力され、脚式移動ロボットＲの動作に反映される。
【００８７】
なお、積分演算手段５ｉおよび積分演算手段５ｋでは、現在（動作前）の状態をｓｔａｔｅ（ｎ−１）とし、微小時間における状態の変化量をｄｅｌｔａ（ｎ−１）とし、動作後の状態をｓｔａｔｅ（ｎ）とすると、この動作後の状態ｓｔａｔｅ（ｎ）を、次に示す数式（２）を用いて計算している。
ｓｔａｔｅ（ｎ）＝ｓｔａｔｅ（ｎ−１）＋ｄｅｌｔａ（ｎ−１） ・・・数式（２）
【００８８】
順運動学計算手段５ｌは、積分演算手段５ｋで演算された結果と、バランス修正量計算手段５ｍで計算されたバランス修正量とに基づいて、各部（各リンク）において、各関節の角度から関節間を結ぶ線分を、座標変換するための係数を演算するものである。つまり、この係数によって、脚式移動ロボットＲのリンク間を、所定の線分に置き換えることができる。
【００８９】
バランス修正量計算手段５ｍは、積分演算手段５ｉで演算された結果に基づいて、バランス修正量を計算するものである。バランス修正量は、上体部Ｒ２と脚部Ｒ１との重心移動量、すなわち、脚式移動ロボットＲが腕部Ｒ３を伸張することで生じる上半身動作によるモーメントを補償するものである。
【００９０】
載置判定手段７は、位置コンプライアンス入力手段３ｄで入力された把持部７１Ｒ（Ｌ）に作用する外力に関する外力データ（コンプライアンス入力値）に基づいて、物品が指定箇所に載置されたか否かを判定するもので、判定手段７ａを備えている。
【００９１】
判定手段７ａは、外力データが予め設定した所定値を超えたか否かを判定するものである。脚式移動ロボット制御装置１は、この判定手段７ａによって、外力データが所定値を超えたと判定するまで、脚式移動ロボットＲの腕部Ｒ３を伸張させる、或いは、脚部Ｒ１は屈曲させる動作を継続するように物品の載置動作を制御し、外力データが所定値を超えたと判定した場合には物品の載置動作が完了したとし、脚式移動ロボットＲを元の姿勢に戻すように制御する（戻り動作）。
【００９２】
このように構成した脚式移動ロボット制御装置１によれば、データ取得手段３によって取得された姿勢位置データに基づいて脚式移動ロボットＲの姿勢を所定の姿勢に保ちながら、オペレータの操作なしに、指定箇所に、腕部Ｒ３の伸張可能な範囲の制約が軽減された高さの指定箇所に、把持した物品を水平に載置することができる。
【００９３】
（脚式移動ロボットによる物品の受け取りから載置するまでの全体動作）
次に、図５に示すフローチャートを参照して、脚式移動ロボットＲによる物品（例えば、トレイ）の受け取りから載置するまでの全体動作について説明する（適宜、図２，３，４参照）。
【００９４】
〈受取位置移動〉
まず、脚式移動ロボットＲが物品を受け取る受取位置への移動（ステップＳ１）について説明する。
まず、脚式移動ロボットＲは、予め設定されたホームポジションで待機しており、脚式移動ロボットＲが、ロボット管理装置４から送信された実行命令信号を受信すると、脚式移動ロボットＲは、ホームポジションから人の通常居場所（人データ参照）までの移動を開始する。そして、人の通常居場所に到着すると、脚式移動ロボットＲは移動を中止し、人の探索を開始する。そして、対象検知部１２０で人Ｈのタグ識別番号を検知すると、脚式移動ロボットＲは、カメラＣ，Ｃで人の画像を取得し、人の正面に移動する。
【００９５】
なお、対象検知部１２０が、所定時間内に人Ｈのタグ識別番号を検知することができなかった場合には、脚式移動ロボットＲは、タスク実行が不可能である旨を伝える行動報告信号を生成し、ロボット管理装置４へ出力すると共に、ホームポジションに移動する。
【００９６】
〈受取動作〉
続いて、脚式移動ロボットＲの物品（トレイ）の受取動作（ステップＳ２）について説明する。
受取位置に移動した脚式移動ロボットＲは、受取高さに、指開状態の把持部７１（７１Ｒ，７１Ｌ）を差し出す。この際に、脚式移動ロボットＲは、把持部７１から人までの距離が一定になる位置になるように、把持部７１Ｒ，７１Ｌを差し出し、さらに、把持部７１Ｒ，７１Ｌの差し出し方向を、移動体抽出部１０２で算出した人の中心（中心鉛直線）に合わせる。
【００９７】
把持部７１Ｒ，７１Ｌの差し出しが完了すると、「受取待機状態」となり、脚式移動ロボットＲが、「物品（トレイ）をお渡しください」と発話する。この受取待機状態において、脚式移動ロボットＲが６軸力センサ６２Ｒ，６２ＬでＦｘ１以上の外力Ｆｘを検出すると、運搬状態を「受取中」と設定すると共に、脚式移動ロボットＲが把持部７１Ｒ，７１Ｌを閉じ始める。そして、受取中状態において、脚式移動ロボットＲが６軸力センサ６２Ｒ，６２Ｌで検出する力ＦｘがＦｘ２以下となるか、または、把持角度偏差θがθ１以下となると、運搬状態を「受取動作完了」と設定する。
【００９８】
把持部７１Ｒ，７１Ｌの両方の開度、すなわち把持角度偏差θが所定値θ３以上である場合には、物品が厚く、把持部７１Ｒ，７１Ｌの両方が物品を把持したものと判定し、運搬状態を「把持完了」と設定する。
また、把持部７１Ｒ，７１Ｌの少なくとも一方の把持角度偏差θが所定値θ３未満である場合には、運搬状態を「把持正否判定」と設定すると共に、把持の成否を判定する。
詳しくは、脚式移動ロボットＲは、把持部７１Ｒ，７１Ｌを近接または離隔させ、６軸力センサ６２Ｒ，６２Ｌで物品から作用する反力Ｆｙを検出する。反力Ｆｙが所定値Ｆｙ１以上である場合に、把持成功であると判定し、運搬状態を「受取動作完了」と設定すると共に、把持部７１Ｒ，７１Ｌが物品を把持する。そして、反力Ｆｙが所定地Ｆｙ１未満である場合に、把持失敗であると判定し、運搬状態を「受取失敗」と設定する。
【００９９】
〈受け直し準備〉
続いて、脚式移動ロボットＲの受け直し準備について説明する。
把持部７１Ｒ，７１Ｌの状態を「受取失敗」と設定し、６軸力センサ６２Ｒ，６２Ｌの少なくとも一方が所定値Ｆｙ２以上の外力Ｆｙを検出している場合には、運搬状態を「受渡待機」と設定し、脚式移動ロボットＲが、「物品（トレイ）を受け取って、再度お渡しください」と発話する。
【０１００】
そして、脚式移動ロボットＲが、６軸力センサ６２Ｒ，６２Ｌのうち、物品（トレイ）を把持している方で所定値Ｆｘ５以上の外力Ｆｘを検出すると、運搬状態を「受渡中」と設定すると共に、把持部７１Ｒ，７１Ｌが開放される、受取動作を再実行する。
【０１０１】
なお、把持部７１Ｒ，７１Ｌの把持部角度偏差θが所定値θ４以下である場合（例えば、θ＝０）には、脚式移動ロボットＲが、「物品（トレイ）を再度お渡しください」と発話し、把持部７１Ｒ，７１Ｌが開放され、受取動作を再実行する。
【０１０２】
〈運搬移動〉
続いて、脚式移動ロボットＲの物品運搬移動（ステップＳ３）について説明する。
脚式移動ロボットＲは、物品の把持が完了すると、把持部７１Ｒ，７１Ｌを、カメラＣ，Ｃによる撮像領域から外れた位置（死角）に移動させる。これは、把持された物品（トレイ）がカメラＣ，Ｃの視野を塞ぐことを防ぐためである。そして、脚式移動ロボットＲは、受取位置から、指定箇所（載置箇所）の手前位置までの移動を開始し、手前位置に到着すると、脚式移動ロボットＲは移動を中止し、指定箇所の探索を開始する。
【０１０３】
〈載置動作〉
指定箇所の手前位置に移動した脚式移動ロボットＲは、指定箇所に物品の載置を行う（ステップＳ４）。そして、脚式移動ロボットＲは、物品の載置完了後、物品を把持していない状態に戻り、ホームポジションまでの移動を行う。
この載置動作について、図６を参照して詳細に説明する。
【０１０４】
（脚式移動ロボットによる物品を載置する際の詳細な動作）
図６は、脚式移動ロボット制御装置１による、物品を指定箇所（テーブルの上面）に載置する際の脚式移動ロボットＲの動作を説明するためのフローチャートである（適宜、図２，３，４参照）。
まず、脚式移動ロボット制御装置１は、移動終了後（指定箇所の手前位置に到着後）、データ取得手段３によって、脚式移動ロボットＲの状態を示す姿勢位置データを取得する（ステップＳ１１）。
【０１０５】
すなわち、脚式移動ロボット制御装置１は、データ取得手段３のポスチャー制御入力手段３ａによって、脚式移動ロボットＲの肩関節部３１Ｒ〜３３Ｒの姿勢位置データ、脚部Ｒ１と上体部Ｒ２との連結部分の姿勢位置データを入力し、現在手首姿勢取得手段３ｂによって、手首回旋用の腕関節部３５Ｒ，３５Ｌ、手首のピッチ軸（Ｙ軸）まわりの手首関節部３６Ｒ，３６Ｌおよび手首のロール軸（Ｘ軸）まわりの手首関節部３７Ｒ，３７Ｌのそれぞれの角度を取得し、手先目標位置入力手段３ｃによって、足首関節部１６Ｒ（Ｌ）の位置および把持部７１Ｒ（Ｌ）の位置（手先位置）を入力する。
【０１０６】
続いて、脚式移動ロボット制御装置１は、データ取得手段３で取得した姿勢位置データが、脚式移動ロボットＲの姿勢の一連変化を予め設定した情報である全身計画に沿うように、腕部Ｒ３および脚部Ｒ１の動作を制御するために、全身協調制御手段５によって、
取得した姿勢位置データから、ポスチャーコントロール（ポスチャー制御）の入力を決定する（腰ゲインＯＮ）（ステップＳ１２）。すなわち、脚式移動ロボット制御装置１は、物品を指定箇所に載置する際の作業範囲を確保するために、脚式移動ロボットＲの全身姿勢を協調して制御し、さらに、全身を協調して制御するために、姿勢位置データを処理する順番を決定する。
【０１０７】
つまり、脚式移動ロボット制御装置１は、全身協調制御手段５によって、手先（把持部７１Ｒ（Ｌ）の位置）、両肩（肩関節部３１Ｒ（Ｌ）〜３３Ｒ（Ｌ）の位置）、腰（脚部Ｒ１と上体部Ｒ２との連結部分の位置）および踵（足首関節部１６Ｒ（Ｌ）の位置）を結ぶ多面体の凸部を互いに補償するように制御することで、作業範囲を確保している。
【０１０８】
そして、脚式移動ロボット制御装置１は、全身協調制御手段５によって、ポスチャーコントロールをＯＮにした状態で、つまり、作業範囲を確保した状態で、物品を指定箇所に載置する動作を開始する（ステップＳ１３）。
【０１０９】
ここで、脚式移動ロボット制御装置１は、全身協調制御手段５によって、手首回旋用の腕関節部３５Ｒ，３５Ｌ、手首のピッチ軸（Ｙ軸）まわりの手首関節部３６Ｒ，３６Ｌおよび手首のロール軸（Ｘ軸）まわりの手首関節部３７Ｒ，３７Ｌのそれぞれの角度が限界値にならないように（リミットを回避するように）、水平面に対する物品の向きを水平に保持する。
【０１１０】
そして、脚式移動ロボット制御装置１は、把持部７１に作用する外力に関する外力データを、位置コンプライアンス入力手段３ｄから入力し、載置判定手段７の判定手段７ａによって、外力データが所定値以上になったか否かによって、物品が載置されたか否かを判定する（ステップＳ１４）。すなわち、載置判定手段７では、この外力データが所定値以上になった場合に、物品が指定箇所に載置されたと判定している。つまり、把持部７１にかかる反力が所定値以上になったことにより、把持部７１が指定箇所に確実に接触していると言えるからである。また、物品を指定箇所に載置する際に、脚式移動ロボット１において、音声処理部１１０の音声合成部１１１およびスピーカＳによって、「お茶をお持ちしました。どうぞ。」という発声を行わせてもよい。
【０１１１】
脚式移動ロボット制御装置１は、載置判定手段７の判定手段７ａによって、外力データが所定値以上になるまで載置完了と見なさず（ステップＳ１４、Ｎｏ）、ステップＳ１３に戻り載置動作を継続し、外力データが所定値以上になった場合に載置完了したとする（ステップＳ１４、Ｙｅｓ）。そして、脚式移動ロボット制御装置１は、現在の腕部Ｒ３の手先の高さを、戻り動作（物品を持っていない状態、腕部Ｒ３を上体部Ｒ２の側部に戻す動作）の初期値に設定し（ステップＳ１５）、腰ゲインＯＮをリセットし、戻り動作を開始する（ステップＳ１６）。この戻り動作は、腕部Ｒ３を下げると共に、脚部Ｒ１と上体部Ｒ２との連結部分の位置を、重心から鉛直方向におろした直線上に来るように、当該連結部分の屈曲を戻す動作である。
【０１１２】
（脚式移動ロボットの動作状況、作業範囲等について）
次に、図７から図１１までを参照して、脚式移動ロボットＲの動作状況を従来の制御（脚式移動ロボット制御装置１による制御がない場合）と比較しながら説明すると共に、具体的な作業範囲についても説明する。
【０１１３】
図７は、脚式移動ロボットＲを直線の繋がりで簡略化して図示すると共に、当該脚式移動ロボットＲの一連の動作について図示したものである。図７（ａ）および図７（ｂ）が移動動作を、図７（ａ）から図７（ｅ）までが載置動作を、図７（ｆ）から図７（ｉ）までが戻り動作を示したものである。
【０１１４】
この図７に示したように、脚式移動ロボットＲは、物品Ｍを把持して移動し、水平に指定箇所Ｓに物品Ｍを載置している（特に、図７（ｅ））。脚式移動ロボット制御装置１では、物品Ｍを載置した際に、指定箇所Ｓと腕部Ｒ３（把持部７１（図２参照））からの反力によって（コンプライアンス制御によって）、載置完了を検出している。
【０１１５】
図８および図９は、脚式移動ロボットＲによって物品の載置動作を行わせる際に、脚式移動ロボット制御装置１による制御がある場合（制御あり）とない場合（制御なし）とを比較して示した図である。
【０１１６】
図８（ａ）は制御ありの場合を、図８（ｂ）は制御なしの場合を示している。
この図８に示したように、制御なしの場合（図８（ｂ））、脚式移動ロボットＲは、載置動作を行わせると、作業領域（作業範囲）を確保するどころか、後方に傾斜してしまう。それに対し、制御ありの場合（図８（ａ））、脚式移動ロボットＲは、上体部（両肩）と手先と股部（上体部と脚部との連結部分）と足首とを結ぶ８つの頂点からなる多面体の凸部を互いに補償することで、ハッチングで示した箇所を作業領域として確保しており、姿勢も安定している。なお、この図８（ａ）に示したように、足首の代わりに膝を仮想の頂点として多面体を構成してもよい。
【０１１７】
また、図９（ａ）および図９（ｃ）は制御なしの場合を、図９（ｂ）および図９（ｄ）は制御ありの場合を示している。
この図９に示したように、「アームのコンプライアンス制御に追従」に関する動作では、制御なしの場合（図９（ａ））、手先にかかる力によって、腰（股部、上体部と脚部との連結部分）が動かない（追従しない）のに対し、制御ありの場合（図９（ｂ））、手先にかかる力によって、腰（股部、上体部と脚部との連結部分）が動く（追従する）。
【０１１８】
また、「手首可動角を補償」に関する動作では、制御なしの場合（図９（ｃ））、手先が目標姿勢を追従しないのに対し、制御ありの場合（図９（ｄ））、手先が目標姿勢を追従し、維持可能である。
【０１１９】
図１０および図１１は、脚式移動ロボットＲによって物品の載置動作を行わせる際に、脚式移動ロボット制御装置１による制御がある場合（制御あり）とない場合（制御なし）とを比較し、さらに、具体的な作業範囲を示した図である。
図１０（ａ）は制御なしの場合を、図１０（ｂ）は制御ありの場合を示している。
図１０（ｂ）に示したように、脚式移動ロボットＲは、腰（股部）を接地面から４２０ｍｍの高さまで下げることができ、接地面から６８０ｍｍの高さから８００ｍｍ（６８０ｍｍ＋１２０ｍｍ）の高さまで、１００ｍｍの幅の作業範囲を確保することができる。
【０１２０】
図１１は、図１０の作業範囲を、脚式移動ロボットＲの真上から示した図である。「Ａｒｍのみ」が制御なしの場合の作業範囲を、「全身込み」が制御ありの場合の作業範囲を示している。この図１１に示したように、制御ありの場合（全身込み）では、制御なしの場合（Ａｒｍのみ）に比べて、平面的にみて約倍以上の作業範囲を確保することができる。
【０１２１】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態には限定されない。例えば、本実施形態では、脚式移動ロボット制御装置１として説明したが、当該装置１を用いた脚式移動ロボット制御方法として捉えることも可能である。
また、脚式移動ロボットＲの各関節部の数・配置なども適宜設計変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１２２】
【図１】本発明の実施形態に係る脚式移動ロボットの外観を示す側面図である。
【図２】図１に示した脚式移動ロボットの内部構造を模式的に示す斜視図である。
【図３】図１に示した脚式移動ロボットの構成を示すブロック図である。
【図４】図３に示した脚式移動ロボット制御装置のブロック図である。
【図５】図１に示した脚式移動ロボットの全体動作の概略を示すフローチャートである。
【図６】図５に示した脚式移動ロボットの全体動作の中の載置動作の詳細を示すフローチャートである。
【図７】脚式移動ロボットの移動、載置動作および戻り動作の概略を模式的に示した図である。
【図８】脚式移動ロボット制御装置による制御がある場合とない場合とを比較して示した図である（作業領域の確保について）。
【図９】脚式移動ロボット制御装置による制御がある場合とない場合とを比較して示した図である（アームのコンプライアンス制御、手首可動角の補償について）。
【図１０】脚式移動ロボット制御装置による制御がある場合とない場合とを比較して示した図である（具体的な作業範囲について）。
【図１１】図１０に示した作業範囲の平面図である。
【符号の説明】
【０１２３】
１ 脚式移動ロボット制御装置
３ データ取得手段
５ 全身協調制御手段
７ 載置判定手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、脚によって移動する脚式移動ロボット、当該脚式移動ロボットを制御する脚式移動ロボット制御装置、並びに、脚式移動ロボット制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、脚によって歩行または走行する（以下、移動するという）脚式移動ロボットが知られている。このような脚式移動ロボットは、人との自然のコミュニケーションを実現するために、通常、頭部、腕部、胴体部および脚部を備えた人型をしている。
【０００３】
また、一般的なロボット、特に、産業用ロボットには、物を組み立てたり、物を把持したり、物を運搬したりするものが多く見られる。
【０００４】
このような産業ロボットは、物を組み立てたり、物を把持したりする腕部（ロボットハンド、ロボットアームと呼称される）のみによって構成されている場合が多い（例えば、特許文献１，２）。
【０００５】
特許文献１に開示されている「ロボットハンド」は、把持対象物の概略形状を接触センサ、開き角度センサ等から計算して、把持動作を決定するものである。
特許文献２に開示されている「ロボット把持制御装置」は、物を把持するロボットハンドに作用する外力の値が外力センサで検出され、当該外力の値が変化したときに、ロボットハンドが物を把持する把持力を減少または増加して、当該物の受け渡しを行うものである。
【特許文献１】特開２００４−１６０５９４号公報
【特許文献２】特開２００４−１６７６７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来開示されているロボットハンドやロボット把持制御装置を、脚式移動ロボットに組み込んで、この脚式移動ロボットを、オペレータの操作なしで自律制御によって、物を把持させ、特定の箇所に載置しようとすると、当該物を水平に保持することができなくて傾けてしまったり、脚式移動ロボットの姿勢が崩れてしまったりするという問題がある。
【０００７】
特に、脚式移動ロボットの腕部に物を把持させて、この把持した物を、特定箇所（一定の高さのテーブル等）に載置しようとすると、特定箇所の高さが当該腕部の伸張可能な範囲の制約を受けてしまうという問題がある。
【０００８】
そこで、本発明では、前記した問題を解決し、オペレータの操作なしに、特定箇所に物を水平に載置することができ、腕部の伸張可能な範囲の制約が軽減された高さの特定箇所に物を載置することができる脚式移動ロボット制御装置および脚式移動ロボット、並びに、脚式移動ロボット制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するため、物品を把持するために複数のリンクを有した腕部および移動するために複数のリンクを有した脚部が、基体に連結される脚式移動ロボットを、この脚式移動ロボットの姿勢および各リンクの位置に関する姿勢位置データと前記腕部に作用する外力に関する外力データとに基づいて、制御する脚式移動ロボット制御装置であって、データ取得手段と、全身協調制御手段と、載置判定手段とを備え、前記全身協調制御手段は、前記腕部の位置を下げるまたは前記腕部を伸張させた際に、前記載置判定手段により前記物品が前記指定箇所に載置されたと判定されない場合に、前記脚部の各リンクを屈曲させることを特徴とする。
【００１０】
かかる構成によれば、脚式移動ロボット制御装置は、データ取得手段によって、脚式移動ロボットの姿勢および各リンクの位置に関する姿勢位置データと腕部に作用する外力に関する外力データとを取得する。そして、脚式移動ロボット制御装置は、全身協調制御手段によって、データ取得手段で取得された姿勢位置データに基づいて、腕部で把持した物品を、予め指定された指定箇所に載置する際に、腕部の動作にあわせて、脚部の動作を制御する。続いて、脚式移動ロボット制御装置は、載置判定手段によって、全身協調制御手段による動作によって、物品が指定箇所に載置されたことを、データ取得手段で取得された外力データに基づいて判定する。
【００１１】
なお、姿勢位置データには、例えば、脚式移動ロボットの基体の両上端部に該当する「肩」と基体の下端部に該当する「腰」との相対位置、腕部の１つのリンクに該当する「手首」の姿勢、脚部が地面と接触する接触面において、後端部に位置する「踵」から見た腕部の先端部に該当する「手先」の位置に関するデータが含まれている。
【００１２】
請求項２に記載の脚式移動ロボット制御装置は、物品を把持するために複数のリンクを有した腕部および移動するために複数のリンクを有した脚部が、基体に連結される脚式移動ロボットを、この脚式移動ロボットの姿勢および各リンクの位置に関する姿勢位置データと前記腕部に作用する外力に関する外力データとに基づいて、制御する脚式移動ロボット制御装置であって、データ取得手段と、全身協調制御手段と、載置判定手段とを備え、前記仮想の多面体が、前記腕部の部位である手先の位置と、前記腕部と前記基体とが連結するリンクの可動箇所と、前記脚部と前記基体とが連結するリンクの可動箇所と、前記脚部の部位である踵の位置または膝の位置とを少なくとも仮想点としたことを特徴とする。
【００１３】
かかる構成によれば、脚式移動ロボット制御装置は、データ取得手段によって、脚式移動ロボットの姿勢および各リンクの位置に関する姿勢位置データと腕部に作用する外力に関する外力データとを取得する。そして、脚式移動ロボット制御装置は、全身協調制御手段によって、データ取得手段で取得された姿勢位置データに基づいて、腕部で把持した物品を、予め指定された指定箇所に載置する際に、腕部および脚部の部位または前記リンクの可動箇所を仮想点とし、この仮想点を頂点とする仮想の多面体の凸部を互いに補償するように、腕部、脚部の動作を制御する。仮想の多面体は、腕部の部位である手先の位置と、腕部と基体とが連結するリンクの可動箇所と、脚部と基体とが連結するリンクの可動箇所と、脚部の部位である踵の位置または膝の位置とを少なくとも仮想点としている。そして、脚式移動ロボット制御装置は、載置判定手段によって、全身協調制御手段による動作によって、物品が指定箇所に載置されたことを、データ取得手段で取得された外力データに基づいて判定する。
【００１４】
なお、多面体の凸部を互いに補償するとは、各リンクの可動箇所を頂点とする多面体を想定した場合に、この多面体の頂点が成す複数の凸部が維持されるように、一方の凸部の尖鋭さが増加した場合に、他の凸部（一方の凸部の反対側に位置する凸部）の尖鋭さが増加する、つまり、凸部が互いにバランスをとるように当該凸部の尖鋭さが増減することである。
【００１５】
そして、脚式移動ロボット制御装置は、載置判定手段によって、全身協調制御手段による動作により、物品が指定箇所に載置されたことを、データ取得手段で取得された外力データに基づいて判定する。なお、この載置判定手段では、外力データを定数で除算したコンプライアンス入力値に基づいて、載置されたこと（載置が完了したこと）を判定している。
【００１６】
請求項３に記載の脚式移動ロボット制御装置は、請求項１または請求項２に記載の脚式移動ロボット制御装置において、前記全身協調制御手段が、前記腕部が把持している前記物品を水平に保ったまま、前記脚部の各リンクを屈曲させることを特徴とする。
【００１７】
かかる構成によれば、脚式移動ロボット制御装置は、全身協調制御手段によって、腕部が把持している物品を水平に保ったまま、つまり、物品を載置する際に、腕部のいずれかのリンクを回動させて当該腕部を伸張させたとしても、物品を水平に保持するように、例えば、当該腕部を構成する手首の可動角が所定範囲内に収まるようにする。そして、脚式移動ロボット制御装置は、腕部の動作を規制しつつ、脚部の各リンクを屈曲させる。
【００１８】
請求項４に記載の脚式移動ロボットは、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の脚式移動ロボット制御装置を備えたことを特徴とする。
【００１９】
かかる構成によれば、脚式移動ロボットは、物品を把持して移動後、オペレータの操作なしに、腕部と脚部との動作を自律制御しながら、当該物品を指定箇所に載置することができる。
【００２０】
請求項５に記載の脚式移動ロボット制御方法は、物品を把持するために複数のリンクを有した腕部および移動するために複数のリンクを有した脚部が、基体に連結される脚式移動ロボットを、この脚式移動ロボットの姿勢および各リンクの位置に関する姿勢位置データと前記腕部に作用する外力に関する外力データとに基づいて、制御する脚式移動ロボット制御方法であって、姿勢位置データと外力データとを取得するデータ取得手段によって取得するステップと、腕部の動作にあわせて、脚部の動作を制御する全身協調制御手段によって制御するステップと、物品が指定箇所に載置されたことを、データ取得手段で取得された外力データに基づいて判定する載置判定手段によって判定するステップとを含み、前記全身協調制御手段によって制御するステップは、前記腕部の位置を下げるまたは前記腕部を伸張させた際に、前記載置判定手段により前記物品が前記指定箇所に載置されたと判定されない場合に、前記脚部の各リンクを屈曲させることを特徴とする。
【００２１】
かかる手順によれば、脚式移動ロボット制御方法は、はじめのステップにて、データ取得手段によって、脚式移動ロボットの姿勢および各リンクの位置に関する姿勢位置データと腕部に作用する外力に関する外力データとを取得し、次のステップにて、全身協調制御手段によって、データ取得手段で取得された姿勢位置データに基づいて、腕部で把持した物品を、予め指定された指定箇所に載置する際に、腕部の動作にあわせて、脚部の動作を制御する全身協調制御手段によって制御する。そして、脚式移動ロボット制御方法は、次のステップにて、載置判定手段によって、全身協調制御手段による動作により、物品が指定箇所に載置されたことを、データ取得手段で取得された外力データに基づいて判定する。
【発明の効果】
【００２２】
請求項１、２、４、５に記載の発明によれば、姿勢位置データに基づいて脚式移動ロボットの姿勢を所定の姿勢に保ちながら、オペレータの操作なしに、腕部の伸張可能な範囲の制約が軽減された高さの指定箇所に物品を載置することができる。
【００２３】
請求項３に記載の発明によれば、オペレータの操作なしに、物品を載置する指定箇所の高さが所定範囲内にあれば、把持した物品を水平に載置することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
次に、本発明の実施形態について、適宜、図面を参照しながら詳細に説明する。
この実施形態の説明では、まず、脚式移動ロボットの概略、駆動構造および構成について説明し、ついで、脚式移動ロボット制御装置の構成を説明する。その後、脚式移動ロボットによる物品の受け取りから載置するまでの全体動作を説明し、ついで、脚式移動ロボットによる物品を載置する際の詳細な動作について説明する。
【００２５】
（脚式移動ロボットの概略）
図１は、脚式移動ロボットの全体を示す模式図である。
この図１に示すように、脚式移動ロボットＲは、自律移動型の２足移動ロボットであり、人間と同じように２本の脚部Ｒ１（１本のみ図示）により起立、移動（歩行、走行など）し、上体部（基体）Ｒ２、２本の腕部Ｒ３（１本のみ図示）および頭部Ｒ４を備え、自律して移動する。また、脚式移動ロボットＲは、これら脚部Ｒ１、上体部Ｒ２、腕部Ｒ３および頭部Ｒ４の動作を制御する制御装置搭載部Ｒ５を背負う形で背中（上体部Ｒ２の後部）に備えている。以下の説明において、脚式移動ロボットＲの前後方向にＸ軸、左右方向にＹ軸、上下方向にＺ軸をとる。
【００２６】
（脚式移動ロボットの駆動構造）
続いて、脚式移動ロボットＲの駆動構造について説明する。図２は、図１に示した脚式移動ロボットＲの駆動構造を模式的に示す斜視図である。なお、図２における関節部は、当該関節部を駆動する電動モータにより示されている。
【００２７】
〈脚部Ｒ１〉
図２に示すように、左右それぞれの脚部Ｒ１は、６個の関節部１１Ｒ（Ｌ）〜１６Ｒ（Ｌ）を備えている。左右１２個の関節は、股部（脚部Ｒ１と上体部Ｒ２との連結部分）の脚部回旋用（Ｚ軸まわり）の股関節部１１Ｒ，１１Ｌ（右側をＲ、左側をＬとする。また、Ｒ，Ｌを付さない場合もある。以下同じ。）、股部のピッチ軸（Ｙ軸）まわりの股関節部１２Ｒ，１２Ｌ、股部のロール軸（Ｘ軸）まわりの股関節部１３Ｒ，１３Ｌ、膝部のピッチ軸（Ｙ軸）まわりの膝関節部１４Ｒ，１４Ｌ、足首のピッチ軸（Ｙ軸）まわりの足首関節部１５Ｒ，１５Ｌ、および、足首のロール軸（Ｘ軸）まわりの足首関節部１６Ｒ，１６Ｌから構成されている。そして、脚部Ｒ１の下には足部１７Ｒ，１７Ｌが取り付けられている。
【００２８】
すなわち、脚部Ｒ１は、股関節部１１Ｒ（Ｌ），１２Ｒ（Ｌ），１３Ｒ（Ｌ）、膝関節部１４Ｒ（Ｌ）および足首関節部１５Ｒ（Ｌ），１６Ｒ（Ｌ）を備えている。股関節部１１Ｒ（Ｌ）〜１３Ｒ（Ｌ）と膝関節部１４Ｒ（Ｌ）とは大腿リンク２１Ｒ，２１Ｌで、膝関節部１４Ｒ（Ｌ）と足首関節部１５Ｒ（Ｌ），１６Ｒ（Ｌ）とは下腿リンク２２Ｒ，２２Ｌで連結されている。
【００２９】
〈上体部Ｒ２〉
図２に示すように、上体部Ｒ２は、脚式移動ロボットＲの基体部分であり、脚部Ｒ１、腕部Ｒ２および頭部Ｒ４と連結されている。すなわち、上体部Ｒ２（上体リンク５３）は、股関節部１１Ｒ（Ｌ）〜１３Ｒ（Ｌ）を介して脚部Ｒ１と連結されている。また、上体部Ｒ２は、後記する肩関節部３１Ｒ（Ｌ）〜３３Ｒ（Ｌ）を介して腕部Ｒ３と連結されている。また、上体部Ｒ２は、後記する首関節部４１，４２を介して頭部Ｒ４と連結されている。また、上体部Ｒ２は、上体回旋用（Ｚ軸まわり）の関節部２１を備えている。
【００３０】
〈腕部Ｒ３〉
図２に示すように、左右それぞれの腕部Ｒ３は、７個の関節部３１Ｒ（Ｌ）〜３７Ｒ（Ｌ）を備えている。左右１４個の関節部は、肩部（腕部Ｒ３と上体部Ｒ２との連結部分）のピッチ軸（Ｙ軸）まわりの肩関節部３１Ｒ，３１Ｌ、肩部のロール軸（Ｘ軸）まわりの肩関節部３２Ｒ，３２Ｌ、腕部回旋用（Ｚ軸まわり）の肩関節部３３Ｒ，３３Ｌ、肘部のピッチ軸（Ｙ軸）まわりの肘関節部３４Ｒ，３４Ｌ、手首回旋用（Ｚ軸まわり）の腕関節部３５Ｒ，３５Ｌ、手首のピッチ軸（Ｙ軸）まわりの手首関節部３６Ｒ，３６Ｌ、および手首のロール軸（Ｘ軸）まわりの手首関節部３７Ｒ，３７Ｌから構成されている。そして、腕部Ｒ３の先端には把持部（ハンド）７１Ｒ，７１Ｌが取り付けられている。
【００３１】
すなわち、腕部Ｒ３は、肩関節部３１Ｒ（Ｌ），３２Ｒ（Ｌ），３３Ｒ（Ｌ）、肘関節部３４Ｒ（Ｌ）、腕関節部３５Ｒ（Ｌ）および手首関節部３６Ｒ（Ｌ），３７Ｒ（Ｌ）を備えている。肩関節部３１Ｒ（Ｌ）〜３３Ｒ（Ｌ）とは肘関節部３４Ｒ（Ｌ）とは上腕リンク５４Ｒ（Ｌ）で、肘関節部３４Ｒ（Ｌ）と手首関節部３６Ｒ（Ｌ），３７Ｒ（Ｌ）とは前腕リンク５５Ｒ（Ｌ）で連結されている。
【００３２】
〈頭部Ｒ４〉
図２に示すように、頭部Ｒ４は、首部（頭部Ｒ４と上体部Ｒ２との連結部分）のＹ軸まわりの首関節部４１と、首部のＺ軸まわりの首関節部４２と、を備えている。首関節部４１は頭部Ｒ４のチルト角を設定するためのものであり、首関節部４２は頭部Ｒ４のパンを設定するためのものである。
【００３３】
このような構成により、左右の脚部Ｒ１は合計１２の自由度を与えられ、移動中に１２個の関節部１１Ｒ（Ｌ）〜１６Ｒ（Ｌ）を適宜な角度で駆動することで、脚部Ｒ１に所望の動きを与えることができ、ロボットＲが任意に３次元空間を移動することができる。また、左右の腕部Ｒ３は合計１４の自由度を与えられ、１４個の関節部３１Ｒ（Ｌ）〜３７Ｒ（Ｌ）を適宜な角度で駆動することで、脚式移動ロボットＲが所望の作業を行うことができる。
【００３４】
また、足首関節部１５Ｒ（Ｌ），１６Ｒ（Ｌ）と足部１７Ｒ（Ｌ）との間には、公知の６軸力センサ６１Ｒ（Ｌ）が設けられている。６軸力センサ６１Ｒ（Ｌ）は、床面から脚式移動ロボットＲに作用する床反力の３方向成分Ｆｘ，Ｆｙ，Ｆｚと、モーメントの３方向成分Ｍｘ，Ｍｙ，Ｍｚと、を検出する。
【００３５】
また、手首関節部３６Ｒ（Ｌ），３７Ｒ（Ｌ）と把持部７１Ｒ（Ｌ）との間には、公知の６軸力センサ６２Ｒ（Ｌ）が設けられている。６軸力センサ６２Ｒ（Ｌ）は、脚式移動ロボットＲの把持部３８Ｒ（Ｌ）に作用する反力の３方向成分Ｆｘ，Ｆｙ，Ｆｚと、モーメントの３方向成分Ｍｘ，Ｍｙ，Ｍｚと、を検出する。
【００３６】
また、上体部Ｒ２には、傾斜センサ６３が設けられている。傾斜センサ６３は、上体部Ｒ２の重力軸（Ｚ軸）に対する傾きと、その角速度と、を検出する。
また、各関節部の電動モータは、その出力を減速・増力する減速機（図示せず）を介して前記した大腿リンク５１Ｒ（Ｌ）、下腿リンク５２Ｒ（Ｌ）などを相対変位させる。これら各関節部の角度は、関節角度検出手段（例えば、ロータリエンコーダ）によって検出される。
【００３７】
制御装置搭載部Ｒ５は、後記する自律移動制御部１５０、把持部制御部１６０、無線通信部１７０、主制御部２００、バッテリ（図示せず）などを収納している。各センサ６１〜６３などの検出データは、制御装置搭載部Ｒ５内の各制御部および後記する脚式移動ロボット制御装置１に送られる。また、各電動モータは、各制御部からの駆動指示信号により駆動される。
【００３８】
（脚式移動ロボットの構成）
図３は、図１に示した脚式移動ロボットの構成を示すブロック図である。図３に示すように、脚式移動ロボットＲは、脚部Ｒ１、腕部Ｒ２および頭部Ｒ４に加えて、カメラＣ，Ｃ、スピーカＳ、マイクＭＣ，ＭＣ、画像処理部１００、音声処理部１１０、対象検知部１２０、自律移動制御部１５０、把持部制御部１６０、無線通信部１７０、主制御部２００、記憶部３００および脚式移動ロボット制御装置１を備えている。
【００３９】
また、脚式移動ロボットＲは、ジャイロセンサＳＲ１およびＧＰＳ受信器ＳＲ２を備えている。ジャイロセンサＳＲ１は、脚式移動ロボットＲの向きに関するデータ（向きデータ）を検出する。また、ＧＰＳ受信器ＳＲ２は、脚式移動ロボットＲの位置に関するデータ（位置データ）を検出する。ジャイロセンサＳＲ１およびＧＰＳ受信器ＳＲ２が検出したデータは、主制御部２００に出力され、脚式移動ロボットＲの行動を決定するために利用される。
【００４０】
〈カメラ〉
カメラＣ，Ｃは、映像をデジタルデータとして取り込むことができるものであり、例えばカラーＣＣＤ(Charge-Coupled Device)カメラが使用されている。カメラＣ，Ｃは、左右に平行に並んで配置され、撮影した画像は画像処理部１００に出力される。このカメラＣ，Ｃと、スピーカＳおよびマイクＭＣ，ＭＣは、いずれも頭部Ｒ４の内部に配設されている。
【００４１】
〈画像処理部〉
画像処理部１００は、カメラＣ，Ｃが撮影した画像を処理して、撮影された画像から脚式移動ロボットＲの周囲の状況を把握するため、周囲の障害物や人物の認識を行う部分である。この画像処理部１００は、ステレオ処理部１０１、移動体抽出部１０２および顔認識部１０３を備えている。
【００４２】
ステレオ処理部１０１は、左右のカメラＣ，Ｃが撮影した２枚の画像の一方を基準としてパターンマッチングを行い、左右の画像中の対応する各画素の視差を計算して視差画像を生成し、生成した視差画像及び元の画像を移動体抽出部１０２に出力する。なお、この視差は、脚式移動ロボットＲから撮影された物体までの距離を表すものである。
【００４３】
移動体抽出部１０２は、ステレオ処理部１０１から出力されたデータに基づき、撮影した画像中の移動体を抽出するものである。移動する物体（移動体）を抽出するのは、移動する物体は人物であると推定して、人物の認識をするためである。
移動体の抽出をするために、移動体抽出部１０２は、過去の数フレーム（コマ）の画像を記憶しており、最も新しいフレーム（画像）と、過去のフレーム（画像）を比較して、パターンマッチングを行い、各画素の移動量を計算し、移動量画像を生成する。そして、視差画像と、移動量画像とから、カメラＣ，Ｃから所定の距離範囲内で、移動量の多い画素がある場合に、その位置に人物がいると推定し、その所定距離範囲のみの視差画像として、移動体を抽出し、顔認識部１０３へ移動体の画像を出力する。
【００４４】
また、移動体抽出部１０２は、抽出した移動体の高さ、すなわち身長を算出し、顔認識部１０３へ出力する。すなわち、移動体抽出部１０２は、脚式移動ロボットＲに対する人の位置を特定することができ、また、人の身長を算出することができる。
【００４５】
顔認識部１０３は、抽出した移動体から肌色の部分を抽出して、その大きさ、形状などから顔の位置を認識する。なお、同様にして、肌色の領域と、大きさ、形状などから手の位置も認識される。
認識された顔の位置は、脚式移動ロボットＲが移動するときの情報として、また、その人とのコミュニケーションを取るため、主制御部２００に出力されると共に、無線通信部１７０に出力されて、基地局２（脚式移動ロボットＲに対し、無線通信を行うところ）に送信される。
【００４６】
〈スピーカ〉
スピーカＳは、後記する音声合成部１１１により生成された音声データに基づき、音声を出力する。
【００４７】
〈マイク〉
マイクＭＣ，ＭＣは、脚式移動ロボットＲの周囲の音を集音するものである。集音された音は、後記する音声認識部１１２および音源定位部１１３に出力される。
【００４８】
〈音声処理部〉
音声処理部１１０は、音声合成部１１１、音声認識部１１２および音源定位部１１３を備えている。
音声合成部１１１は、主制御部２００が決定し、出力してきた発話行動の指令に基づき、文字情報から音声データを生成し、スピーカＳに音声を出力する部分である。音声データの生成には、予め記憶している文字情報と音声データとの対応関係を利用する。
【００４９】
音声認識部１１２は、マイクＭＣ，ＭＣから音声データが入力され、予め記憶している音声データと文字情報との対応関係に基づき、音声データから文字情報を生成し、主制御部２００に出力するものである。
【００５０】
音源定位部１１３は、マイクＭＣ，ＭＣ間の音圧差および音の到達時間差に基づいて、音源の位置（脚式移動ロボットＲからの距離および方向）を特定する。
【００５１】
〈対象検知部〉
対象検知部１２０は、脚式移動ロボットＲの周囲に検知用タグ（図示せず）を備える検知対象（図示せず）が存在するか否かを検知すると共に、検知対象の存在が検知された場合、当該検知対象の位置を特定するものである。
【００５２】
〈自律移動制御部〉
自律移動制御部１５０は、頭部制御部１５１、腕部制御部１５２および脚部制御部１５３を備えている。
頭部制御部１５１は、主制御部２００の指示に従い頭部Ｒ４を駆動し、腕部制御部１５
２は、主制御部２００の指示に従い腕部Ｒ２を駆動し、脚部制御部１５３は、主制御部２
００の指示に従い脚部Ｒ１を駆動する。
【００５３】
〈把持部制御部〉
把持部制御部１６０は、主制御部２００の指示に従い把持部７１を駆動する。把持部７１は、一対の把持部７１Ｒ，７１Ｌ（図２参照）からなり、これら一対の把持部７１Ｒ，７１Ｌは鏡面対称に配置されている。
また、この把持部７１には、当該把持部７１に作用する外力を検出する外力検出手段（図示せず）が設けられている。この外力検出手段として、ここでは、６軸力センサを採用している。この６軸力センサは、外力の方向も検出可能であるので、物品から把持部７１に作用する外力のうち、Ｘ軸方向の力Ｆｘ、Ｙ軸方向の力Ｆｙ、Ｚ軸方向の力Ｆｚをそれぞれ検出可能である。
【００５４】
〈無線通信部〉
無線通信部１７０は、基地局２に接続され、脚式移動ロボットの管理を行うロボット管理装置４とデータの送受信を行う通信装置である。無線通信部１７０は、公衆回線通信装置１７１および無線通信装置１７２を備えている。
公衆回線通信装置１７１は、携帯電話回線やＰＨＳ(Personal Handyphone System)回線などの公衆回線を利用した無線通信手段である。一方、無線通信装置１７２は、IEEE802.11b規格に準拠するワイヤレスＬＡＮなどの、近距離無線通信による無線通信手段である。
無線通信部１７０は、ロボット管理装置４（脚式移動ロボットＲの管理を行うところ）からの接続要求に従い、公衆回線通信装置１７１または無線通信装置１７２を選択してロボット管理装置４とデータ通信を行うものである。
【００５５】
〈主制御部〉
主制御部２００は、ジャイロセンサＳＲ１、ＧＰＳ受信器ＳＲ２、画像処理部１００、音声認識部１１０、対象検知部１２０、自律移動制御部１５０、把持部制御部１６０、無線通信部１７０、記憶部３００および脚式移動ロボット制御装置１から入力される様々な信号、データに基づいて、脚式移動ロボットＲの制御全般を司るものである。なお、この実施形態では、主制御部２００と脚式移動ロボット制御装置１とを別々に構成しているが、脚式移動ロボット制御装置１の各制御手段がこの主制御部２００に組みこまれるように構成してもよい。
【００５６】
〈記憶部〉
記憶部３００は、一般的な記憶媒体によって構成されており、人データと、地図データと、物品データと、発話データとを記憶しているものである。
【００５７】
人データは、脚式移動ロボットＲが移動する範囲（移動エリア）に存在する人に関するデータ（人データ）を関連付けたものである。例えば、人データとしては、人識別番号（ＩＤ）、名前、所属、タグ識別番号、通常居場所、机位置、顔画像などに関するデータが含まれる。
【００５８】
地図データは、脚式移動ロボットＲが移動する範囲（移動エリア）の地図に関するデータを関連付けたものである。例えば、地図データとしては、移動エリアの地形、壁位置、机位置などに関するデータが含まれる。
【００５９】
物品データは、脚式移動ロボットＲに運搬させる物品に関するデータ（物品データ）を関連付けたものである。例えば、物品データとしては、物品識別番号、物品の名称、大きさ、重さなどに関するデータが含まれる。
【００６０】
発話データは、脚式移動ロボットＲが発話するためのデータ（発話データ）を関連づけたものである。例えば、発話データとしては、日常会話におけるあいさつなどに関する音声波形データが含まれる。
【００６１】
（脚式移動ロボット制御装置の構成）
次に、脚式移動ロボット制御装置の構成について図４を参照して説明する（適宜、図２、図３参照）。図４は脚式移動ロボット制御装置のブロック図であり、この図４に示すように、脚式移動ロボット制御装置１は、脚式移動ロボットＲの様々な動作の中で、腕部Ｒ３（把持部７１Ｒ（Ｌ））で把持した物品（物）を載置する際の動作を制御するもので、データ取得手段３と、全身協調制御手段５と、載置判定手段７とを備えている。
【００６２】
なお、この実施形態では、脚式移動ロボットＲが把持する物品として、カップやグラス等を載せたトレイ（お盆）を想定し、このトレイを載置する指定箇所として、一般的なテーブルを想定している。そして、この脚式移動ロボット制御装置１は、当該テーブルの高さが所定範囲内の高さを有していれば、脚式移動ロボットＲにより、テーブルの上にトレイを水平に載置する動作、いわゆる盆置き動作を可能にしたものである。
【００６３】
そしてさらに、この脚式移動ロボット制御装置１は、この盆置き動作を行う際に、テーブルの高さを固定しておいて、脚式移動ロボットＲが直立したまま、腕部Ｒ３を伸張することで、トレイを載置する動作にとどまらず、脚式移動ロボットＲの全身のリンクを協調制御することで、テーブルの高さが低くなった場合（所定範囲内に限る）であっても、トレイを載置する動作を可能にしたものである。
【００６４】
データ取得手段３は、脚式移動ロボットＲが物品を把持して移動し、当該物品を載置する目的地（例えば、テーブルの前）に到着した際の当該脚式移動ロボットＲの姿勢や各リンクの位置に関する姿勢位置データと、腕部Ｒ３の先端（手先）にかかる外力に関する外力データを取得するもので、ポスチャー制御入力手段３ａと、現在手首姿勢取得手段３ｂと、手先目標位置入力手段３ｃと、位置コンプライアンス入力手段３ｄと、二次フィルタ３ｅとを備えている。
【００６５】
ポスチャー制御入力手段３ａは、脚式移動ロボットＲの肩すなわち肩関節部３１Ｒ〜３３Ｒの姿勢位置データと、腰すなわち股部（脚部Ｒ１と上体部Ｒ２との連結部分）の姿勢位置データとを入力することで、肩と腰の相対的な位置関係を入力するものである。
【００６６】
現在手首姿勢取得手段３ｂは、現在の手首の姿勢を、自律移動制御部１５０の腕部制御部１５２から取得するものである。現在の手首の姿勢は、手首回旋用の腕関節部３５Ｒ，３５Ｌ、手首のピッチ軸（Ｙ軸）まわりの手首関節部３６Ｒ，３６Ｌおよび手首のロール軸（Ｘ軸）まわりの手首関節部３７Ｒ，３７Ｌのそれぞれの角度によって、決定されるものである。
【００６７】
手先目標位置入力手段３ｃは、脚式移動ロボットＲの腕部Ｒ３の先端（手先）の目標値を入力するものである。手先の目標値は、足首関節部１６Ｒと足首関節部１６Ｌとの中点の位置を基準とした場合の把持部７１Ｒ（Ｌ）の位置（手先位置）によって決定されるものである。
【００６８】
位置コンプライアンス入力手段３ｄは、把持部７１Ｒ（Ｌ）に作用する外力に関する外力データ（コンプライアンス入力値）を入力するものである。この外力データは、把持部７１Ｒ（Ｌ）が何かに接触した際に増加するので、この入力された外力データが増加したか否かによって、腕部Ｒ３の把持部７１Ｒ（Ｌ）で把持した物品が指定箇所（テーブルの上面）に載置されたこと（テーブル上面に把持部７１Ｒ（Ｌ）が接触したこと）を判定することができる。
【００６９】
二次フィルタ３ｅは、位置コンプライアンス入力手段３ｄから入力された外力データを、腕部Ｒ３の応答周波数と、腰すなわち股部（脚部Ｒ１と上体部Ｒ２との連結部分）の応答周波数とに分別するためのフィルタである。
【００７０】
全身協調制御手段５は、データ取得手段３で取得された姿勢位置データ（各部の位置）および外力データ（コンプライアンス入力値）に基づいて、脚式移動ロボットＲが物品を載置する際に、各部（各リンク）を協調させるように制御するもので、腰制御修正量計算手段５ａと、手首姿勢修正量計算手段５ｂと、位置偏差比較手段５ｃと、ヤコビ行列作成手段５ｄと、各軸目標値計算手段５ｅと、各軸目標値計算手段５ｆと、各軸修正量総和手段５ｇと、一次遅れフィルタ５ｈと、積分演算手段５ｉと、肘角度制御演算手段５ｊと、積分演算手段５ｋと、順運動学計算手段５ｌと、バランス修正量計算手段５ｍとを備えている。
【００７１】
なお、この全身協調制御手段５による各部（各リンク）を協調させる制御は、データ取得手段３で取得された姿勢位置データに基づいて、特定の動作（例えば、盆置き動作、腕部Ｒ３を振ったりする挨拶動作等）につき、脚式移動ロボットＲの姿勢の一連変化が予め設定された情報である全身計画に従って、各リンクへの指令値を出力することで実現される。この各部（各リンク）を協調させる制御は、脚式移動ロボットＲの全身の姿勢（ポスチャー）を制御するものであるので、いわゆるポスチャー制御と呼ばれている。
【００７２】
そして、このポスチャー制御では、各部の位置または各リンクの可動箇所を仮想点とし、この仮想点を頂点とする多面体の凸部を互いに補償するように、例えば、一方の凸部が突出した場合、当該凸部の反対側に位置する凸部を突出させるようにして、バランスをとるように、脚式移動ロボット制御装置１が、各リンクへの指令値を出力している。
【００７３】
なお、多面体は、腕部Ｒ３の部位である手先の位置と、脚部Ｒ１と基体Ｒ２とが連結するリンクの可動箇所と、脚部Ｒ１と基体Ｒ２と連結するリンクの可動箇所と、脚部Ｒ１の部位である踵の位置または膝の位置とを少なくとも仮想点にして構成する。
【００７４】
腰制御修正量計算手段５ａは、データ取得手段３のポスチャー制御入力手段３ａから入力された肩関節部３１Ｒ〜３３Ｒの姿勢位置データおよび股部（脚部Ｒ１と上体部Ｒ２との連結部分）の姿勢位置データ（肩と腰の位置関係）と、順運動学計算手段５ｌで計算された係数（詳細は後記する）とに基づいて、腰位置（股部の位置）を修正する修正量（腰位置修正量）を計算するものである。
【００７５】
手首姿勢修正量計算手段５ｂは、データ取得手段３の現在手首姿勢取得手段３ｂで取得された現在の手首の姿勢、すなわち、腕関節部３５Ｒ，３５Ｌ、手首関節部３６Ｒ，３６Ｌ、手首関節部３７Ｒ，３７Ｌのそれぞれの角度に基づいて、手首の姿勢を修正（物品を水平に保つように）する修正量（手首角度修正量）を計算するものである。
【００７６】
なお、この手首姿勢修正量計算手段５ｂでは、腕関節部３５Ｒ，３５Ｌ、手首関節部３６Ｒ，３６Ｌ、手首関節部３７Ｒ，３７Ｌのそれぞれの角度が限界にならないように（リミットを回避するために）手首角度修正量を計算している。つまり、ここでは、腕部Ｒ３の肘の高さを変えて、両腕の手首（手首関節部３６Ｒ，３６Ｌ、手首関節部３７Ｒ，３７Ｌ）がなす面を変化させるために、手首角修正量を計算している。
【００７７】
位置偏差比較手段５ｃは、手先目標位置入力手段３ｃにより入力された手先の目標値と、順運動学計算手段５ｌにより入力された現在の手先位置とを比較するものである。この比較は、手先の目標値から現在の手先位置を減算することで行われ、減算したもの（位置偏差）は各軸目標値計算手段５ｆに出力される。
【００７８】
ヤコビ行列作成手段５ｄは、腰制御修正量計算手段５ａで計算された腰位置修正量と、順運動学計算手段５ｌで計算された係数と、バランス修正量計算手段５ｍで計算されたバランス修正量（詳細は後記する）とに基づいて、各リンクに含まれる各軸の動き易さに対応したヤコビ行列Ｊを作成するものである。
【００７９】
各軸目標値計算手段５ｅは、手首姿勢修正値計算手段５ｂで計算された手首角度修正量と、ヤコビ行列作成手段５ｄで作成されたヤコビ行列Ｊとに基づいて、腕部Ｒ３（把持部７１を除く）への各軸目標値（各リンクへの指令値）を計算するものである。
【００８０】
各軸目標値計算手段５ｆは、位置偏差比較手段５ｃから出力された位置偏差と、各軸目標値計算手段５ｅで計算された腕部Ｒ３への各軸目標値とに基づいて、把持部７１への各軸目標値を計算するものである。
【００８１】
なお、これら各軸目標値計算手段５ｅおよび各軸目標値計算手段５ｆでは、入力されたデータ（手首角度修正量、位置偏差等）をｘとし、各軸目標値をθとすると、この各軸目標値θを、次に示す数式（１）を用いて計算している。
ｄｅｌｔａ θ＝ｉｎｖ（Ｊ）＊ｄｅｌｔａ ｘ ・・・数式（１）
この数式（１）において、ｉｎｖ（Ｊ）は、ヤコビ行列Ｊを利用した関数である。なお、詳細には、Ｊ＊＝Ｗ−１ＪＴ（ｋＩ＋ＪＷ−１ＪＴ）−１となるヤコビ行列を用いている。
【００８２】
各軸修正量総和手段５ｇは、ヤコビ行列作成手段５ｄで作成されたヤコビ行列と、各軸目標値計算手段５ｅで計算された腕部Ｒ３への各軸目標値と、各軸目標値計算手段５ｆで計算された把持部７１への各軸目標値とに基づいて、各軸の修正量を総和すると共に、総和した結果から、軸ごとに各軸目標値を演算するものである。つまり、この各軸修正量総和手段５ｇでは、手先目標位置入力手段３ｃで入力された目標値（目標位置姿勢入力）と、現在手首姿勢取得手段３ｂで取得された現在の手首の姿勢（手首姿勢入力）と、ポスチャー制御入力手段３ａで入力された肩と腰との相対的な位置関係（凸部補償入力）とによって、各軸目標値を演算している。
【００８３】
一次遅れフィルタ５ｈは、各軸修正量総和手段５ｇで演算された軸ごとの各軸目標値の出力を滑らかにするためのフィルタであり、各軸目標値に伝達関数（１／Ｔｓ＋１（Ｔ：時定数，ｓ：微分演算子））を乗算するものである。なお、各軸目標値の出力を遅らせる理由は、脚式移動ロボットＲの上体の動きの特性と、当該ロボットの動作について予め設定されているモデル特性とを適合させるためである。
【００８４】
積分演算手段５ｉは、一次遅れフィルタ５ｈで伝達関数が乗算された各軸目標値に積分演算を施すものである。そして、この積分演算手段５ｉで演算された結果は、バランス修正量計算手段５ｍに出力されると共に、主制御部２００を介して、自律移動制御部１５０の脚部制御部１５３に出力され、脚式移動ロボットＲの動作に反映される。
【００８５】
肘角度制御演算手段５ｊは、各軸修正量総和手段５ｇで演算された軸ごとの各軸目標値に基づいて、肘角度目標値を演算し、この肘角度目標値から肩角度を修正する肩角度修正量を演算するものである。肘角度目標値は、肘部のピッチ軸（Ｙ軸）のまわりの肘関節部３４Ｒ，３４Ｌの角度であり、肩角度修正量は、肩部（腕部Ｒ３と上体部Ｒ２との連結部分）のピッチ軸（Ｙ軸）まわりの肩関節部３１Ｒ，３１Ｌ、肩部のロール軸（Ｘ軸）まわりの肩関節部３２Ｒ，３２Ｌおよび腕部回旋用（Ｚ軸まわり）の肩関節部３３Ｒ，３３Ｌの角度を修正する修正量である。
【００８６】
積分演算手段５ｋは、肘角度制御演算手段５ｊで演算された肩角度修正量に積分演算を施すものである。そして、この積分演算手段５ｋで演算された結果は、バランス修正量計算手段５ｍに出力されると共に、主制御部２００を介して、自律移動制御部１５０の腕部制御部１５２に出力され、脚式移動ロボットＲの動作に反映される。
【００８７】
なお、積分演算手段５ｉおよび積分演算手段５ｋでは、現在（動作前）の状態をｓｔａｔｅ（ｎ−１）とし、微小時間における状態の変化量をｄｅｌｔａ（ｎ−１）とし、動作後の状態をｓｔａｔｅ（ｎ）とすると、この動作後の状態ｓｔａｔｅ（ｎ）を、次に示す数式（２）を用いて計算している。
ｓｔａｔｅ（ｎ）＝ｓｔａｔｅ（ｎ−１）＋ｄｅｌｔａ（ｎ−１） ・・・数式（２）
【００８８】
順運動学計算手段５ｌは、積分演算手段５ｋで演算された結果と、バランス修正量計算手段５ｍで計算されたバランス修正量とに基づいて、各部（各リンク）において、各関節の角度から関節間を結ぶ線分を、座標変換するための係数を演算するものである。つまり、この係数によって、脚式移動ロボットＲのリンク間を、所定の線分に置き換えることができる。
【００８９】
バランス修正量計算手段５ｍは、積分演算手段５ｉで演算された結果に基づいて、バランス修正量を計算するものである。バランス修正量は、上体部Ｒ２と脚部Ｒ１との重心移動量、すなわち、脚式移動ロボットＲが腕部Ｒ３を伸張することで生じる上半身動作によるモーメントを補償するものである。
【００９０】
載置判定手段７は、位置コンプライアンス入力手段３ｄで入力された把持部７１Ｒ（Ｌ）に作用する外力に関する外力データ（コンプライアンス入力値）に基づいて、物品が指定箇所に載置されたか否かを判定するもので、判定手段７ａを備えている。
【００９１】
判定手段７ａは、外力データが予め設定した所定値を超えたか否かを判定するものである。脚式移動ロボット制御装置１は、この判定手段７ａによって、外力データが所定値を超えたと判定するまで、脚式移動ロボットＲの腕部Ｒ３を伸張させる、或いは、脚部Ｒ１は屈曲させる動作を継続するように物品の載置動作を制御し、外力データが所定値を超えたと判定した場合には物品の載置動作が完了したとし、脚式移動ロボットＲを元の姿勢に戻すように制御する（戻り動作）。
【００９２】
このように構成した脚式移動ロボット制御装置１によれば、データ取得手段３によって取得された姿勢位置データに基づいて脚式移動ロボットＲの姿勢を所定の姿勢に保ちながら、オペレータの操作なしに、指定箇所に、腕部Ｒ３の伸張可能な範囲の制約が軽減された高さの指定箇所に、把持した物品を水平に載置することができる。
【００９３】
（脚式移動ロボットによる物品の受け取りから載置するまでの全体動作）
次に、図５に示すフローチャートを参照して、脚式移動ロボットＲによる物品（例えば、トレイ）の受け取りから載置するまでの全体動作について説明する（適宜、図２，３，４参照）。
【００９４】
〈受取位置移動〉
まず、脚式移動ロボットＲが物品を受け取る受取位置への移動（ステップＳ１）について説明する。
まず、脚式移動ロボットＲは、予め設定されたホームポジションで待機しており、脚式移動ロボットＲが、ロボット管理装置４から送信された実行命令信号を受信すると、脚式移動ロボットＲは、ホームポジションから人の通常居場所（人データ参照）までの移動を開始する。そして、人の通常居場所に到着すると、脚式移動ロボットＲは移動を中止し、人の探索を開始する。そして、対象検知部１２０で人Ｈのタグ識別番号を検知すると、脚式移動ロボットＲは、カメラＣ，Ｃで人の画像を取得し、人の正面に移動する。
【００９５】
なお、対象検知部１２０が、所定時間内に人Ｈのタグ識別番号を検知することができなかった場合には、脚式移動ロボットＲは、タスク実行が不可能である旨を伝える行動報告信号を生成し、ロボット管理装置４へ出力すると共に、ホームポジションに移動する。
【００９６】
〈受取動作〉
続いて、脚式移動ロボットＲの物品（トレイ）の受取動作（ステップＳ２）について説明する。
受取位置に移動した脚式移動ロボットＲは、受取高さに、指開状態の把持部７１（７１Ｒ，７１Ｌ）を差し出す。この際に、脚式移動ロボットＲは、把持部７１から人までの距離が一定になる位置になるように、把持部７１Ｒ，７１Ｌを差し出し、さらに、把持部７１Ｒ，７１Ｌの差し出し方向を、移動体抽出部１０２で算出した人の中心（中心鉛直線）に合わせる。
【００９７】
把持部７１Ｒ，７１Ｌの差し出しが完了すると、「受取待機状態」となり、脚式移動ロボットＲが、「物品（トレイ）をお渡しください」と発話する。この受取待機状態において、脚式移動ロボットＲが６軸力センサ６２Ｒ，６２ＬでＦｘ１以上の外力Ｆｘを検出すると、運搬状態を「受取中」と設定すると共に、脚式移動ロボットＲが把持部７１Ｒ，７１Ｌを閉じ始める。そして、受取中状態において、脚式移動ロボットＲが６軸力センサ６２Ｒ，６２Ｌで検出する力ＦｘがＦｘ２以下となるか、または、把持角度偏差θがθ１以下となると、運搬状態を「受取動作完了」と設定する。
【００９８】
把持部７１Ｒ，７１Ｌの両方の開度、すなわち把持角度偏差θが所定値θ３以上である場合には、物品が厚く、把持部７１Ｒ，７１Ｌの両方が物品を把持したものと判定し、運搬状態を「把持完了」と設定する。
また、把持部７１Ｒ，７１Ｌの少なくとも一方の把持角度偏差θが所定値θ３未満である場合には、運搬状態を「把持正否判定」と設定すると共に、把持の成否を判定する。
詳しくは、脚式移動ロボットＲは、把持部７１Ｒ，７１Ｌを近接または離隔させ、６軸力センサ６２Ｒ，６２Ｌで物品から作用する反力Ｆｙを検出する。反力Ｆｙが所定値Ｆｙ１以上である場合に、把持成功であると判定し、運搬状態を「受取動作完了」と設定すると共に、把持部７１Ｒ，７１Ｌが物品を把持する。そして、反力Ｆｙが所定地Ｆｙ１未満である場合に、把持失敗であると判定し、運搬状態を「受取失敗」と設定する。
【００９９】
〈受け直し準備〉
続いて、脚式移動ロボットＲの受け直し準備について説明する。
把持部７１Ｒ，７１Ｌの状態を「受取失敗」と設定し、６軸力センサ６２Ｒ，６２Ｌの少なくとも一方が所定値Ｆｙ２以上の外力Ｆｙを検出している場合には、運搬状態を「受渡待機」と設定し、脚式移動ロボットＲが、「物品（トレイ）を受け取って、再度お渡しください」と発話する。
【０１００】
そして、脚式移動ロボットＲが、６軸力センサ６２Ｒ，６２Ｌのうち、物品（トレイ）を把持している方で所定値Ｆｘ５以上の外力Ｆｘを検出すると、運搬状態を「受渡中」と設定すると共に、把持部７１Ｒ，７１Ｌが開放される、受取動作を再実行する。
【０１０１】
なお、把持部７１Ｒ，７１Ｌの把持部角度偏差θが所定値θ４以下である場合（例えば、θ＝０）には、脚式移動ロボットＲが、「物品（トレイ）を再度お渡しください」と発話し、把持部７１Ｒ，７１Ｌが開放され、受取動作を再実行する。
【０１０２】
〈運搬移動〉
続いて、脚式移動ロボットＲの物品運搬移動（ステップＳ３）について説明する。
脚式移動ロボットＲは、物品の把持が完了すると、把持部７１Ｒ，７１Ｌを、カメラＣ，Ｃによる撮像領域から外れた位置（死角）に移動させる。これは、把持された物品（トレイ）がカメラＣ，Ｃの視野を塞ぐことを防ぐためである。そして、脚式移動ロボットＲは、受取位置から、指定箇所（載置箇所）の手前位置までの移動を開始し、手前位置に到着すると、脚式移動ロボットＲは移動を中止し、指定箇所の探索を開始する。
【０１０３】
〈載置動作〉
指定箇所の手前位置に移動した脚式移動ロボットＲは、指定箇所に物品の載置を行う（ステップＳ４）。そして、脚式移動ロボットＲは、物品の載置完了後、物品を把持していない状態に戻り、ホームポジションまでの移動を行う。
この載置動作について、図６を参照して詳細に説明する。
【０１０４】
（脚式移動ロボットによる物品を載置する際の詳細な動作）
図６は、脚式移動ロボット制御装置１による、物品を指定箇所（テーブルの上面）に載置する際の脚式移動ロボットＲの動作を説明するためのフローチャートである（適宜、図２，３，４参照）。
まず、脚式移動ロボット制御装置１は、移動終了後（指定箇所の手前位置に到着後）、データ取得手段３によって、脚式移動ロボットＲの状態を示す姿勢位置データを取得する（ステップＳ１１）。
【０１０５】
すなわち、脚式移動ロボット制御装置１は、データ取得手段３のポスチャー制御入力手段３ａによって、脚式移動ロボットＲの肩関節部３１Ｒ〜３３Ｒの姿勢位置データ、脚部Ｒ１と上体部Ｒ２との連結部分の姿勢位置データを入力し、現在手首姿勢取得手段３ｂによって、手首回旋用の腕関節部３５Ｒ，３５Ｌ、手首のピッチ軸（Ｙ軸）まわりの手首関節部３６Ｒ，３６Ｌおよび手首のロール軸（Ｘ軸）まわりの手首関節部３７Ｒ，３７Ｌのそれぞれの角度を取得し、手先目標位置入力手段３ｃによって、足首関節部１６Ｒ（Ｌ）の位置および把持部７１Ｒ（Ｌ）の位置（手先位置）を入力する。
【０１０６】
続いて、脚式移動ロボット制御装置１は、データ取得手段３で取得した姿勢位置データが、脚式移動ロボットＲの姿勢の一連変化を予め設定した情報である全身計画に沿うように、腕部Ｒ３および脚部Ｒ１の動作を制御するために、全身協調制御手段５によって、
取得した姿勢位置データから、ポスチャーコントロール（ポスチャー制御）の入力を決定する（腰ゲインＯＮ）（ステップＳ１２）。すなわち、脚式移動ロボット制御装置１は、物品を指定箇所に載置する際の作業範囲を確保するために、脚式移動ロボットＲの全身姿勢を協調して制御し、さらに、全身を協調して制御するために、姿勢位置データを処理する順番を決定する。
【０１０７】
つまり、脚式移動ロボット制御装置１は、全身協調制御手段５によって、手先（把持部７１Ｒ（Ｌ）の位置）、両肩（肩関節部３１Ｒ（Ｌ）〜３３Ｒ（Ｌ）の位置）、腰（脚部Ｒ１と上体部Ｒ２との連結部分の位置）および踵（足首関節部１６Ｒ（Ｌ）の位置）を結ぶ多面体の凸部を互いに補償するように制御することで、作業範囲を確保している。
【０１０８】
そして、脚式移動ロボット制御装置１は、全身協調制御手段５によって、ポスチャーコントロールをＯＮにした状態で、つまり、作業範囲を確保した状態で、物品を指定箇所に載置する動作を開始する（ステップＳ１３）。
【０１０９】
ここで、脚式移動ロボット制御装置１は、全身協調制御手段５によって、手首回旋用の腕関節部３５Ｒ，３５Ｌ、手首のピッチ軸（Ｙ軸）まわりの手首関節部３６Ｒ，３６Ｌおよび手首のロール軸（Ｘ軸）まわりの手首関節部３７Ｒ，３７Ｌのそれぞれの角度が限界値にならないように（リミットを回避するように）、水平面に対する物品の向きを水平に保持する。
【０１１０】
そして、脚式移動ロボット制御装置１は、把持部７１に作用する外力に関する外力データを、位置コンプライアンス入力手段３ｄから入力し、載置判定手段７の判定手段７ａによって、外力データが所定値以上になったか否かによって、物品が載置されたか否かを判定する（ステップＳ１４）。すなわち、載置判定手段７では、この外力データが所定値以上になった場合に、物品が指定箇所に載置されたと判定している。つまり、把持部７１にかかる反力が所定値以上になったことにより、把持部７１が指定箇所に確実に接触していると言えるからである。また、物品を指定箇所に載置する際に、脚式移動ロボット１において、音声処理部１１０の音声合成部１１１およびスピーカＳによって、「お茶をお持ちしました。どうぞ。」という発声を行わせてもよい。
【０１１１】
脚式移動ロボット制御装置１は、載置判定手段７の判定手段７ａによって、外力データが所定値以上になるまで載置完了と見なさず（ステップＳ１４、Ｎｏ）、ステップＳ１３に戻り載置動作を継続し、外力データが所定値以上になった場合に載置完了したとする（ステップＳ１４、Ｙｅｓ）。そして、脚式移動ロボット制御装置１は、現在の腕部Ｒ３の手先の高さを、戻り動作（物品を持っていない状態、腕部Ｒ３を上体部Ｒ２の側部に戻す動作）の初期値に設定し（ステップＳ１５）、腰ゲインＯＮをリセットし、戻り動作を開始する（ステップＳ１６）。この戻り動作は、腕部Ｒ３を下げると共に、脚部Ｒ１と上体部Ｒ２との連結部分の位置を、重心から鉛直方向におろした直線上に来るように、当該連結部分の屈曲を戻す動作である。
【０１１２】
（脚式移動ロボットの動作状況、作業範囲等について）
次に、図７から図１１までを参照して、脚式移動ロボットＲの動作状況を従来の制御（脚式移動ロボット制御装置１による制御がない場合）と比較しながら説明すると共に、具体的な作業範囲についても説明する。
【０１１３】
図７は、脚式移動ロボットＲを直線の繋がりで簡略化して図示すると共に、当該脚式移動ロボットＲの一連の動作について図示したものである。図７（ａ）および図７（ｂ）が移動動作を、図７（ａ）から図７（ｅ）までが載置動作を、図７（ｆ）から図７（ｉ）までが戻り動作を示したものである。
【０１１４】
この図７に示したように、脚式移動ロボットＲは、物品Ｍを把持して移動し、水平に指定箇所Ｓに物品Ｍを載置している（特に、図７（ｅ））。脚式移動ロボット制御装置１では、物品Ｍを載置した際に、指定箇所Ｓと腕部Ｒ３（把持部７１（図２参照））からの反力によって（コンプライアンス制御によって）、載置完了を検出している。
【０１１５】
図８および図９は、脚式移動ロボットＲによって物品の載置動作を行わせる際に、脚式移動ロボット制御装置１による制御がある場合（制御あり）とない場合（制御なし）とを比較して示した図である。
【０１１６】
図８（ａ）は制御ありの場合を、図８（ｂ）は制御なしの場合を示している。
この図８に示したように、制御なしの場合（図８（ｂ））、脚式移動ロボットＲは、載置動作を行わせると、作業領域（作業範囲）を確保するどころか、後方に傾斜してしまう。それに対し、制御ありの場合（図８（ａ））、脚式移動ロボットＲは、上体部（両肩）と手先と股部（上体部と脚部との連結部分）と足首とを結ぶ８つの頂点からなる多面体の凸部を互いに補償することで、ハッチングで示した箇所を作業領域として確保しており、姿勢も安定している。なお、この図８（ａ）に示したように、足首の代わりに膝を仮想の頂点として多面体を構成してもよい。
【０１１７】
また、図９（ａ）および図９（ｃ）は制御なしの場合を、図９（ｂ）および図９（ｄ）は制御ありの場合を示している。
この図９に示したように、「アームのコンプライアンス制御に追従」に関する動作では、制御なしの場合（図９（ａ））、手先にかかる力によって、腰（股部、上体部と脚部との連結部分）が動かない（追従しない）のに対し、制御ありの場合（図９（ｂ））、手先にかかる力によって、腰（股部、上体部と脚部との連結部分）が動く（追従する）。
【０１１８】
また、「手首可動角を補償」に関する動作では、制御なしの場合（図９（ｃ））、手先が目標姿勢を追従しないのに対し、制御ありの場合（図９（ｄ））、手先が目標姿勢を追従し、維持可能である。
【０１１９】
図１０および図１１は、脚式移動ロボットＲによって物品の載置動作を行わせる際に、脚式移動ロボット制御装置１による制御がある場合（制御あり）とない場合（制御なし）とを比較し、さらに、具体的な作業範囲を示した図である。
図１０（ａ）は制御なしの場合を、図１０（ｂ）は制御ありの場合を示している。
図１０（ｂ）に示したように、脚式移動ロボットＲは、腰（股部）を接地面から４２０ｍｍの高さまで下げることができ、接地面から６８０ｍｍの高さから８００ｍｍ（６８０ｍｍ＋１２０ｍｍ）の高さまで、１００ｍｍの幅の作業範囲を確保することができる。
【０１２０】
図１１は、図１０の作業範囲を、脚式移動ロボットＲの真上から示した図である。「Ａｒｍのみ」が制御なしの場合の作業範囲を、「全身込み」が制御ありの場合の作業範囲を示している。この図１１に示したように、制御ありの場合（全身込み）では、制御なしの場合（Ａｒｍのみ）に比べて、平面的にみて約倍以上の作業範囲を確保することができる。
【０１２１】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態には限定されない。例えば、本実施形態では、脚式移動ロボット制御装置１として説明したが、当該装置１を用いた脚式移動ロボット制御方法として捉えることも可能である。
また、脚式移動ロボットＲの各関節部の数・配置なども適宜設計変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１２２】
【図１】本発明の実施形態に係る脚式移動ロボットの外観を示す側面図である。
【図２】図１に示した脚式移動ロボットの内部構造を模式的に示す斜視図である。
【図３】図１に示した脚式移動ロボットの構成を示すブロック図である。
【図４】図３に示した脚式移動ロボット制御装置のブロック図である。
【図５】図１に示した脚式移動ロボットの全体動作の概略を示すフローチャートである。
【図６】図５に示した脚式移動ロボットの全体動作の中の載置動作の詳細を示すフローチャートである。
【図７】脚式移動ロボットの移動、載置動作および戻り動作の概略を模式的に示した図である。
【図８】脚式移動ロボット制御装置による制御がある場合とない場合とを比較して示した図である（作業領域の確保について）。
【図９】脚式移動ロボット制御装置による制御がある場合とない場合とを比較して示した図である（アームのコンプライアンス制御、手首可動角の補償について）。
【図１０】脚式移動ロボット制御装置による制御がある場合とない場合とを比較して示した図である（具体的な作業範囲について）。
【図１１】図１０に示した作業範囲の平面図である。
【符号の説明】
【０１２３】
１ 脚式移動ロボット制御装置
３ データ取得手段
５ 全身協調制御手段
７ 載置判定手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物品を把持するために複数のリンクを有した腕部および移動するために複数のリンクを有した脚部が、基体に連結される脚式移動ロボットを、この脚式移動ロボットの姿勢および各リンクの位置に関する姿勢位置データと前記腕部に作用する外力に関する外力データとに基づいて、制御する脚式移動ロボット制御装置であって、
前記脚式移動ロボットの姿勢および各リンクの位置に関する姿勢位置データと前記腕部に作用する外力に関する外力データとを取得するデータ取得手段と、
このデータ取得手段で取得された姿勢位置データに基づいて、前記腕部で把持した物品を、予め指定された指定箇所に載置する際に、前記腕部の動作にあわせて、前記脚部の動作を制御する全身協調制御手段と、
この全身協調制御手段による動作によって、前記物品が前記指定箇所に載置されたことを、前記データ取得手段で取得された外力データに基づいて判定する載置判定手段とを備え、
前記全身協調制御手段は、前記腕部の位置を下げるまたは前記腕部を伸張させた際に、前記載置判定手段により前記物品が前記指定箇所に載置されたと判定されない場合に、前記脚部の各リンクを屈曲させることを特徴とする脚式移動ロボット制御装置。
【請求項２】
物品を把持するために複数のリンクを有した腕部および移動するために複数のリンクを有した脚部が、基体に連結される脚式移動ロボットを、この脚式移動ロボットの姿勢および各リンクの位置に関する姿勢位置データと前記腕部に作用する外力に関する外力データとに基づいて、制御する脚式移動ロボット制御装置であって、
前記脚式移動ロボットの姿勢および各リンクの位置に関する姿勢位置データと前記腕部に作用する外力に関する外力データとを取得するデータ取得手段と、
このデータ取得手段で取得された姿勢位置データに基づいて、前記腕部で把持した物品を、予め指定された指定箇所に載置する際に、前記腕部および前記脚部の部位または前記リンクの可動箇所を仮想点とし、この仮想点を頂点とする仮想の多面体の凸部を互いに補償するように、前記腕部、前記脚部の動作を制御する全身協調制御手段と、
この全身協調制御手段による動作によって、前記物品が前記指定箇所に載置されたことを、前記データ取得手段で取得された外力データに基づいて判定する載置判定手段とを備え、
前記仮想の多面体は、
前記腕部の部位である手先の位置と、
前記腕部と前記基体とが連結するリンクの可動箇所と、
前記脚部と前記基体とが連結するリンクの可動箇所と、
前記脚部の部位である踵の位置または膝の位置とを少なくとも仮想点としたことを特徴とする脚式移動ロボット制御装置。
【請求項３】
前記全身協調制御手段は、前記腕部が把持している前記物品を水平に保ったまま、前記脚部の各リンクを屈曲させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の脚式移動ロボット制御装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の脚式移動ロボット制御装置を備えたことを特徴とする脚式移動ロボット。
【請求項５】
物品を把持するために複数のリンクを有した腕部および移動するために複数のリンクを有した脚部が、基体に連結される脚式移動ロボットを、この脚式移動ロボットの姿勢および各リンクの位置に関する姿勢位置データと前記腕部に作用する外力に関する外力データとに基づいて、制御する脚式移動ロボット制御方法であって、
前記脚式移動ロボットの姿勢および各リンクの位置に関する姿勢位置データと前記腕部に作用する外力に関する外力データとを取得するデータ取得手段によって取得するステップと、
このデータ取得手段で取得された姿勢位置データに基づいて、前記腕部で把持した物品を、予め指定された指定箇所に載置する際に、前記腕部の動作にあわせて、前記脚部の動作を制御する全身協調制御手段によって制御するステップと、
この全身協調制御手段による動作によって、前記物品が前記指定箇所に載置されたことを、前記データ取得手段で取得された外力データに基づいて判定する載置判定手段によって判定するステップとを含み、
前記全身協調制御手段によって制御するステップは、前記腕部の位置を下げるまたは前記腕部を伸張させた際に、前記載置判定手段により前記物品が前記指定箇所に載置されたと判定されない場合に、前記脚部の各リンクを屈曲させることを特徴とする脚式移動ロボット制御方法。
【請求項１】
物品を把持するために複数のリンクを有した腕部および移動するために複数のリンクを有した脚部が、基体に連結される脚式移動ロボットを、この脚式移動ロボットの姿勢および各リンクの位置に関する姿勢位置データと前記腕部に作用する外力に関する外力データとに基づいて、制御する脚式移動ロボット制御装置であって、
前記脚式移動ロボットの姿勢および各リンクの位置に関する姿勢位置データと前記腕部に作用する外力に関する外力データとを取得するデータ取得手段と、
このデータ取得手段で取得された姿勢位置データに基づいて、前記腕部で把持した物品を、予め指定された指定箇所に載置する際に、前記腕部の動作にあわせて、前記脚部の動作を制御する全身協調制御手段と、
この全身協調制御手段による動作によって、前記物品が前記指定箇所に載置されたことを、前記データ取得手段で取得された外力データに基づいて判定する載置判定手段とを備え、
前記全身協調制御手段は、前記腕部の位置を下げるまたは前記腕部を伸張させた際に、前記載置判定手段により前記物品が前記指定箇所に載置されたと判定されない場合に、前記脚部の各リンクを屈曲させることを特徴とする脚式移動ロボット制御装置。
【請求項２】
物品を把持するために複数のリンクを有した腕部および移動するために複数のリンクを有した脚部が、基体に連結される脚式移動ロボットを、この脚式移動ロボットの姿勢および各リンクの位置に関する姿勢位置データと前記腕部に作用する外力に関する外力データとに基づいて、制御する脚式移動ロボット制御装置であって、
前記脚式移動ロボットの姿勢および各リンクの位置に関する姿勢位置データと前記腕部に作用する外力に関する外力データとを取得するデータ取得手段と、
このデータ取得手段で取得された姿勢位置データに基づいて、前記腕部で把持した物品を、予め指定された指定箇所に載置する際に、前記腕部および前記脚部の部位または前記リンクの可動箇所を仮想点とし、この仮想点を頂点とする仮想の多面体の凸部を互いに補償するように、前記腕部、前記脚部の動作を制御する全身協調制御手段と、
この全身協調制御手段による動作によって、前記物品が前記指定箇所に載置されたことを、前記データ取得手段で取得された外力データに基づいて判定する載置判定手段とを備え、
前記仮想の多面体は、
前記腕部の部位である手先の位置と、
前記腕部と前記基体とが連結するリンクの可動箇所と、
前記脚部と前記基体とが連結するリンクの可動箇所と、
前記脚部の部位である踵の位置または膝の位置とを少なくとも仮想点としたことを特徴とする脚式移動ロボット制御装置。
【請求項３】
前記全身協調制御手段は、前記腕部が把持している前記物品を水平に保ったまま、前記脚部の各リンクを屈曲させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の脚式移動ロボット制御装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の脚式移動ロボット制御装置を備えたことを特徴とする脚式移動ロボット。
【請求項５】
物品を把持するために複数のリンクを有した腕部および移動するために複数のリンクを有した脚部が、基体に連結される脚式移動ロボットを、この脚式移動ロボットの姿勢および各リンクの位置に関する姿勢位置データと前記腕部に作用する外力に関する外力データとに基づいて、制御する脚式移動ロボット制御方法であって、
前記脚式移動ロボットの姿勢および各リンクの位置に関する姿勢位置データと前記腕部に作用する外力に関する外力データとを取得するデータ取得手段によって取得するステップと、
このデータ取得手段で取得された姿勢位置データに基づいて、前記腕部で把持した物品を、予め指定された指定箇所に載置する際に、前記腕部の動作にあわせて、前記脚部の動作を制御する全身協調制御手段によって制御するステップと、
この全身協調制御手段による動作によって、前記物品が前記指定箇所に載置されたことを、前記データ取得手段で取得された外力データに基づいて判定する載置判定手段によって判定するステップとを含み、
前記全身協調制御手段によって制御するステップは、前記腕部の位置を下げるまたは前記腕部を伸張させた際に、前記載置判定手段により前記物品が前記指定箇所に載置されたと判定されない場合に、前記脚部の各リンクを屈曲させることを特徴とする脚式移動ロボット制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００７−１６０４４６（Ｐ２００７−１６０４４６Ａ）
【公開日】平成１９年６月２８日（２００７．６．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３５８３５３（Ｐ２００５−３５８３５３）
【出願日】平成１７年１２月１２日（２００５．１２．１２）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年６月２８日（２００７．６．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１２月１２日（２００５．１２．１２）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
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