【手続補正書】
【提出日】平成16年6月30日(2004.6.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動手段を有するロボット装置において、
前記移動手段と床面とが接地している際に、前記床面に接地する前記移動手段の複数の接地部位が形成する支持多角形内の、ある点回りの水平軸回りモーメントがゼロ又はゼロ近傍となり、且つ、前記移動手段と床面とが接地していないときには、前記ロボット装置に作用する水平方向外力がゼロ又はゼロ近傍となり、さらに現在の前記ロボット装置の少なくとも重心水平位置及び速度に以後の重心水平位置及び速度が連続的に接続するように前記ロボット装置の重心水平位置軌道を算出する重心水平位置軌道決定手段と、
前記移動手段と床面とが接地していない際に、前記ロボット装置に作用する垂直方向並進力が、重力以外にはゼロ又はゼロ近傍の大きさとなり、且つ、現在の前記ロボット装置の少なくとも重心垂直位置及び速度に以後の重心垂直位置及び速度が連続的に接続するように前記ロボット装置の重心垂直位置軌道を算出する重心垂直位置軌道決定手段と、
前記移動手段と床面とが接地していない際に、前記ロボット装置の重心回りモーメントがゼロ又はゼロ近傍の大きさとなり、且つ、前記重心水平位置軌道決定手段及び前記重心垂直位置軌道決定手段により決定された重心位置を満たすように、現在以後の前記ロボット装置の運動状態を決定する運動状態決定手段と、
を具備することを特徴とするロボット装置。
【請求項２】
前記重心水平位置軌道決定手段は、前記ロボット装置の重心水平位置軌道に関する境界条件付き運動方程式の解を算出することにより前記重心水平位置軌道を決定し、
前記重心垂直位置軌道決定手段は、前記ロボット装置の重心垂直位置軌道に関する境界条件付き運動方程式の解を算出することにより前記重心位置垂直軌道を決定する、
ことを特徴とする請求項１に記載のロボット装置。
【請求項３】
前記運動状態決定手段は、現在の前記ロボット装置の運動状態から算出されるヤコビアンを用いて、以後の前記ロボット装置の運動状態を決定する、
ことを特徴とする請求項１に記載のロボット装置。
【請求項４】
前記重心水平位置軌道決定手段は、前記移動手段と床面とが接地している際に、前記支持多角形内のある点回りの水平軸回りモーメントがゼロ又はゼロ近傍の大きさとなる代わりに、前記ロボット装置のロール軸及びピッチ軸回りのモーメントがゼロとなるＺＭＰが前記支持多角形内に存在するように、前記ロボット装置の重心水平位置軌道に関する境界条件付き運動方程式の解を算出する、
ことを特徴とする請求項２に記載のロボット装置。
【請求項５】
前記重心水平位置軌道決定手段は、前記移動手段と床面とが無接地の際に、前記水平方向並進力がゼロ又はゼロ近傍の大きさとなる代わりに、水平方向運動量が略一定となるように前記ロボット装置の重心水平位置軌道に関する境界条件付き運動方程式の解を算出する、
ことを特徴とする請求項２に記載のロボット装置。
【請求項６】
前記ロボット装置の重心位置及び重心速度状態を計測する重心位置・速度状態計測手段をさらに備え、
前記重心水平位置軌道決定手段及び前記重心垂直位置軌道決定手段は、前記重心位置・速度状態計測手段によって計測された現在の前記ロボット装置の重心位置及び重心速度状態を、以後の境界条件付き運動方程式の初期境界条件として設定する、
ことを特徴とする請求項２に記載のロボット装置。
【請求項７】
前記運動状態決定手段は、前記ロボット装置の基体の姿勢角を操作量として前記ロボット装置の運動状態を決定する、
ことを特徴とする請求項２に記載のロボット装置。
【請求項８】
前記運動状態決定手段は、前記ロボット装置の腰関節角を操作量として、前記ロボット装置の運動状態を決定する、
ことを特徴とする請求項２に記載のロボット装置。
【請求項９】
前記運動状態決定手段は、前記移動手段と床面とが無接地の際に、前記ロボット装置の重心回りモーメントがゼロ又はゼロ近傍の大きさとなる代わりに、重心回り角運動量が一定となるように、以後の前記ロボット装置の運動状態を決定する、
ことを特徴とする請求項２に記載のロボット装置。
【請求項１０】
移動手段を有するロボット装置の運動制御方法において、
要求運動を入力する運動入力ステップと、
該入力された運動を１以上の時間区間で分割するステップと、
分割された各区間毎に前記移動手段が接地又は無接地状態のいずれであるかを判別するステップと、
前記移動手段と床面とが接地している際には、前記床面に接地する前記移動手段の複数の接地部位が形成する支持多角形内の、ある点回りの水平軸回りモーメントがゼロ又はゼロ近傍となり、且つ、現在の前記ロボット装置の少なくとも重心水平位置及び速度に以後の重心水平位置及び速度が連続的に接続するように前記ロボット装置の重心水平位置軌道を算出し、前記移動手段と床面とが接地していない際には、前記ロボット装置に作用する水平方向外力がゼロ又はゼロ近傍となり、且つ、現在の前記ロボット装置の少なくとも重心水平位置及び速度に以後の重心水平位置及び速度が連続的に接続するように前記ロボット装置の重心水平位置軌道を算出する重心水平位置軌道決定ステップと、
前記移動手段と床面とが接地していない際に、前記ロボット装置に作用する垂直方向並進力が、重力以外にはゼロ又はゼロ近傍の大きさとなり、且つ、現在の前記ロボット装置の少なくとも重心垂直位置及び速度に以後の重心垂直位置及び速度が連続的に接続するように前記ロボット装置の重心垂直位置軌道を算出する重心垂直位置軌道決定ステップと、
前記移動手段と床面とが接地していない際に、前記ロボット装置の重心回りモーメントがゼロ又はゼロ近傍の大きさとなり、且つ、前記重心水平位置軌道決定ステップ及び前記重心垂直位置軌道決定ステップにより決定された重心位置を満たすように、現在以後の前記ロボット装置の運動状態を決定する運動状態決定ステップと、
を具備することを特徴とするロボット装置の運動制御方法。
【請求項１１】
前記重心水平位置軌道決定ステップでは、前記ロボット装置の重心水平位置軌道に関する境界条件付き運動方程式の解を算出することにより前記重心水平位置軌道を決定し、
前記重心垂直位置軌道決定ステップでは、前記ロボット装置の重心垂直位置軌道に関する境界条件付き運動方程式の解を算出することにより前記重心位置垂直軌道を決定する、
ことを特徴とする請求項１０に記載のロボット装置の運動制御方法。
【請求項１２】
前記運動状態決定ステップでは、現在の前記ロボット装置の運動状態から算出されるヤコビアンを用いて、以後の前記ロボット装置の運動状態を決定する、
ことを特徴とする請求項１０に記載のロボット装置の運動制御方法。
【請求項１３】
前記重心水平位置軌道決定ステップでは、前記移動手段と床面とが接地している際に、前記支持多角形内のある点回りの水平軸回りモーメントがゼロ又はゼロ近傍の大きさとなる代わりに、前記ロボット装置のロール軸及びピッチ軸回りのモーメントがゼロとなるＺＭＰが前記支持多角形内に存在するように、前記ロボット装置の重心水平位置軌道に関する境界条件付き運動方程式の解を算出する、
ことを特徴とする請求項１１に記載のロボット装置の運動制御方法。
【請求項１４】
前記重心水平位置軌道決定ステップでは、前記移動手段と床面とが無接地の際に、前記水平方向並進力がゼロ又はゼロ近傍の大きさとなる代わりに、水平方向運動量が略一定となるように前記ロボット装置の重心水平位置軌道に関する境界条件付き運動方程式の解を算出する、
ことを特徴とする請求項１１に記載のロボット装置の運動制御方法。
【請求項１５】
前記ロボット装置の重心位置及び重心速度状態を計測する重心位置・速度状態計測ステップをさらに備え、
前記重心水平位置軌道決定ステップ及び前記重心垂直位置軌道決定ステップでは、前記重心位置・速度状態計測ステップにおいて計測された現在の前記ロボット装置の重心位置及び重心速度状態を、以後の境界条件付き運動方程式の初期境界条件として設定する、
ことを特徴とする請求項１１に記載のロボット装置の運動制御方法。
【請求項１６】
前記運動状態決定ステップでは、前記ロボット装置の基体の姿勢角を操作量として前記ロボット装置の運動状態を決定する、
ことを特徴とする請求項１１に記載のロボット装置の運動制御方法。
【請求項１７】
前記運動状態決定ステップでは、前記ロボット装置の腰関節角を操作量として、前記ロボット装置の運動状態を決定する、
ことを特徴とする請求項１１に記載のロボット装置の運動制御方法。
【請求項１８】
前記運動状態決定ステップでは、前記移動手段と床面とが接地していない際に、前記ロボット装置の重心回りモーメントがゼロ又はゼロ近傍の大きさとなる代わりに、重心回り角運動量が一定となるように、以後の前記ロボット装置の運動状態を決定する、
ことを特徴とする請求項１１に記載のロボット装置の運動制御方法。