[发明专利]机器人控制装置、机器人控制方法以及腿式机器人

说明书

技术领域

本发明涉及机器人控制装置、机器人控制方法以及腿式机器人。

背景技术

近年来，已开发出驱动腿部来行走的行走机器人(专利文献1、2)。专利文献1中的控制方法生成将各关节角度表示为时序列的行走样式以使膝关节角速度在限制范围内。然后，依照行走样式来控制机器人的动作。(例如，参考专利文献1)。

此外，专利文献2的机器人控制装置控制机器人的动作，以分别使得实际上体位置收敛于所述目标上体位置，所述实际姿态轨迹收敛于所述目标姿态轨迹，所述实际脚部位置收敛于所述目标脚部位置，所述实际脚部姿态轨迹收敛于所述目标脚部姿态轨迹，所述实际脚底板(全床)反作用力中心点收敛于所述目标脚底板反作用力中心点，所述实际脚底板反作用力收敛于所述目标脚底板反作用力(例如，参考专利文献2)。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2005-88189号(第14页，图2)

专利文献2：日本特开第3655056号(第18页，图4)

发明内容

发明要解决的问题

使用图6，对专利文献1的控制方法进行说明。在图6中，附图标记601是脚尖轨迹设定部，602是腰轨迹设定部，603是膝关节角度设定部，604是膝关节角速度的限制范围设定部。

脚尖轨迹设定部601根据每一步的左右各脚尖部的初始坐标、中间点坐标以及终点坐标通过插值来计算并输出脚尖轨迹。腰轨迹设定部602基于脚尖轨迹来计算腰轨迹以使腰部的重心位置通过左右脚尖部的中央之间的中点，并输出所算出的腰轨迹。

膝关节角度设定部603将膝关节角度作为预先设定的步速和时间的函数来计算并输出。膝关节角速度的限制范围设定部604设定与膝关节部的动作相关的物理量的限制范围，并输出所述设定的限制范围。脚尖轨迹、所述腰轨迹、所述膝关节角度以及所述限制范围成为用于生成行走模式的初始设定值。然后，通过经由步骤S601至步骤S604，根据这些初始设定值生成行走模式。在步骤S601中，使用初始设定值来判定站立腿和空闲腿。在步骤S602中，改变初始设定值以使站立腿的初始设定值不超过所述限制范围，并确定站立腿的腰关节高度。

在步骤S603中，基于初始设定值和在步骤S603中确定的腰关节高度来确定双腿的各关节角度。在步骤S604中，确认一个行走周期的计算结束，确定行走模式。如此，专利文献1的控制方法依照行走模式来控制机器人的动作。

使用图7对专利文献2的控制方法进行说明。在图7中，附图标记701是机器人腿控制装置，702是腿致动器，703是腿致动器位移检测器，704是六轴力传感器，705是倾斜检测器。

机器人腿控制装置701计算目标上体位置、目标姿态轨迹、目标脚部位置、目标脚部姿态轨迹、目标地板反作用力中心点、目标地板反作用力。然后输出使得基于实际位移、实际各脚底板反作用力、上体实际倾斜姿态算出的实际上体位置收敛于目标上体位置、实际姿态轨迹收敛于目标姿态轨迹、实际脚部位置收敛于目标脚部位置、实际脚部姿态轨迹收敛于目标脚部姿态轨迹、实际地板反作用力中心点收敛于目标地板反作用力中心点、并且实际地板反作用力收敛于目标地板反作用力的驱动指令。

腿致动器702根据驱动指令来动作。腿致动器位移检测器703检测所述实际位移并输出该实际位移。六轴力传感器704检测所述实际各脚底板反作用力，并输出各脚底板反作用力。倾斜检测器705检测所述上体实际倾斜姿态并输出上体实际倾斜姿态。

专利文献2的控制方法控制机器人的动作，以使实际上体位置收敛于目标上体位置，实际姿态轨迹收敛于目标姿态轨迹，实际脚部位置收敛于目标脚部位置，实际脚部姿态轨迹收敛于目标脚部姿态轨迹，实际地板反作用力中心点收敛于目标地板反作用力中心点，并且实际地板反作用力收敛于所述目标地板反作用力。

在上述的机器人的控制方法中，控制机器人使得机器人的每个腿关节沿着预先算出的理想的关节轨迹移动，从而使机器人行走。因此，根据干扰、地面的实际状态等，当使各关节沿着关节轨迹动作时可能会跌到。

此外，为了使机器人在各种环境中以各种姿态行走，需要针对各种环境和各种姿态计算行走模式。并且需要将行走模式数据存储在存储器中。因此存在需要庞大的存储器容量、无法廉价地构建机器人的通常的技术问题。若要解决所述通常的技术问题，则需要即便在只安装了廉价、小容量的存储器的情况下也能够使机器人在各种干扰和地面状态下也不会跌到地行走的控制技术。如此，期待开发出可控性更好的腿式机器人。