(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
脚式ロボットの歩行着地位置計画方法であり、
脚式ロボット進行方向の路面上の障害物を計測し、コンピュータ内に、計測された障害物をモデル化した３次元環境モデル空間を構築するモデル構築ステップと、
足平の形状モデルを３次元環境モデル空間内で路面上に配置して障害物との干渉チェックを行い、障害物と干渉しない位置に着地予定初期位置を定める着地予定初期位置決定ステップと、
着地予定初期位置決定ステップによって少なくとも２歩分の着地予定初期位置を求めた後に、足平の形状モデルより足平面内方向のサイズが大きい拡大足平モデルを３次元環境モデル空間内で着地予定初期位置に配置して障害物との干渉チェックを行い、路面と平行な方向にて障害物と干渉しない範囲まで拡大足平モデルを狭め、狭めた拡大足平モデルを路面に投影した着地許容範囲を定める着地許容範囲探索ステップと、
着地予定初期位置を修正する際に、着地許容範囲内で新たな着地予定位置を決定する着地予定位置修正ステップと、
を備えることを特徴とする歩行着地位置計画方法。
【請求項２】
着地予定初期位置決定ステップによって第ｎ歩目と第ｎ＋１歩目の着地予定初期位置を求めた後に実行されるステップであって、第ｎ＋１歩目の着地予定初期位置に一方の足が着地したと仮定し、その一方の足を基準として第ｎ歩目の他方の足の到達可能範囲を求める到達可能範囲探索ステップと、
第ｎ歩目の着地許容範囲と前記到達可能範囲とが重なる領域を新たな着地許容範囲として定める着地許容範囲修正ステップと、
を備えており、
着地予定位置修正ステップでは、着地許容範囲修正ステップにて定められた新たな着地許容範囲内で新たな着地予定位置を決定することを特徴とする請求項１に記載の歩行着地位置計画方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、脚式ロボットが歩行する際に足を着地させる位置を決定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
脚式ロボットでは、路面に存在する障害物を避けて足の着地予定位置を決める必要がある。障害物を検知するには、例えばレーザレンジセンサや画像センサが用いられる。脚式ロボットは、そのようなセンサで障害物を計測し、脚式ロボットのコントローラ内（コンピュータ内）に、進行方向前方の障害物をモデル化した３次元環境モデル空間を構築する。コンピュータ内の３次元環境モデルに基づいて、障害物と干渉することなく着地できるスペース（着地可能スペース）を探索する。着地するためには少なくとも足平の形状と同じだけの平坦なスペースを探索する必要がある。着地可能スペースを探索するには、ＣＡＤの技術分野でよく知られている２物体の干渉チェックの手法を採用すればよい。足平の形状モデルを３次元環境モデル空間内で路面に配置し、足平の形状モデルと障害物の３次元モデルとが干渉しないスペースを探索すればよい。なお、着地可能スペースを決めるための干渉チェックは、障害物と足平の３次元モデルを路面に投影した２次元で行えばよい。従って実際には、足平の形状モデルは足平面の形状を特定する２次元モデルでよい。脚式ロボットの着地可能スペース探索における干渉チェックは、障害物の路面投影領域と足平の路面投影領域が重なるか否かを判定する処理となるのでＣＡＤにおける３次元干渉チェックとは厳密には異なるが、原理的には「干渉チェック」であることには相違ない点に留意されたい。着地可能スペースの探索における干渉チェックは２次元で行えばよいため、ＣＡＤで通常に行われる３次元干渉チェックよりは計算コストが低い。しかし２次元上での干渉チェックであっても相応の計算コストがかかる。
【０００３】
他方、脚式ロボットでは、脚の機構的な制約から歩行において足が着地できる範囲は限られる。また、２脚で動的に歩行する脚式ロボットでは、安定に歩行することができる条件を満足するように足の着地予定位置を決めねばならない。なお、２脚で動的に歩行する脚式ロボットが安定に歩行することができる条件を満たす着地予定位置はＺＭＰ方程式から得ることができる。また、足の位置（着地予定位置）は、予め足平の特定の位置に定められた足平基準点の位置で表される。
【０００４】
即ち、脚式ロボットでは、安定歩行を保証するための制約、或いはロボットの機構的制約（これらを内的制約と称する）と、着地予定位置にて足平と障害物が干渉してはならないという制約（これを環境的制約と称する）の双方を満足するよう着地予定位置を定める必要がある。そのような制約下において足の着地予定位置を定める技術が例えば特許文献１や特許文献２に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】再公表２００３−０９０９８２号公報
【特許文献２】特開２００８−１２６３３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
３次元環境モデル空間内における干渉チェックの計算コストを抑えるためには、ＺＭＰ方程式、或いは、脚の機構的制限からまず着地予定位置を定め、３次元環境モデル空間内でその着地予定位置に足平形状モデルを配置して干渉チェックを行うのがよい。干渉チェックを行う領域が足平形状モデルのボリュームで済むからである。
【０００７】
最初に計画した通りの着地予定位置に足を付くことができるとは限らない。以下、最初に計画した着地予定位置を着地予定初期位置と称することがある。着地予定初期位置を計画した後、外乱などにより歩行中に体幹の位置や姿勢が目標値からずれた場合、リアルタイムに着地予定初期位置を修正する必要が生じる。当初に計画した着地予定初期位置を修正する際、新たな着地予定位置も環境的制約を満足する必要がある。新たな着地予定位置を定めるときに上記した干渉チェックをやり直すのでは高速な演算装置が必要となる。然りとて、当初の着地予定初期位置を計画する時点で広めの着地予定スペースを探索するのは着地予定初期位置を計画するまでに時間が嵩んでしまう。本発明は、上記課題に鑑みて創作された。本発明は、着地予定初期位置がリアルタイムに変更され得ることに適した着地予定位置計画方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本明細書が開示する着地予定位置計画方法の一実施形態は、次のステップを備える。（１）モデル構築ステップ：脚式ロボット進行方向の路面上の障害物を計測し、コンピュータ内に、計測された障害物をモデル化した３次元環境モデル空間を構築するステップ。（２）着地予定初期位置決定ステップ：足平の形状モデルを３次元環境モデル空間内で路面上に配置し、３次元環境モデル空間内でその形状モデルと障害物との干渉チェックを行い、障害物と干渉しない位置に着地予定初期位置を定めるステップ。（３）着地許容範囲探索ステップ：足平の形状モデルより足平面内方向のサイズが大きい拡大足平モデルを３次元環境モデル空間内で着地予定初期位置に配置し、３次元環境モデル空間内で拡大足平モデルと障害物との干渉チェックを行い、路面と平行な方向にて障害物と干渉しない範囲まで拡大足平モデルを狭め、狭めた拡大足平モデルを路面に投影した着地許容範囲を定めるステップ。（４）着地予定位置修正ステップ：着地予定初期位置を修正する際に、着地許容範囲内で新たな着地予定位置を決定するステップ。なお、着地許容範囲探索ステップは、予め定められた歩数分（少なくとも２歩分）の着地予定初期位置を決定した後に実行される。場合によっては、着地許容範囲探索ステップは、着地予定初期位置に沿って歩行しながら実行される。
【０００９】
上記の方法は、まず着地予定初期位置を決定するのに最小限の範囲（即ち足平の形状モデルで規定される範囲）で障害物との干渉チェックを行う。複数歩、例えば２〜３歩分の着地予定初期位置が決定した後、各着地予定初期位置を含み障害物と干渉せずに着地できる広めのスペース（着地許容範囲）を決定する。この方法は最小限の干渉チェックで一端着地予定初期位置を決定するので当初の着地予定位置計画に要する計算コストを抑制することができる。そして、着地予定初期位置が変更される前に着地予定初期位置を含む着地可能スペースを探索しておくので、着地予定初期位置を変更する際に改めて干渉チェックを行う必要がない。即ち、着地予定位置の変更に要する計算コストを抑えることができる。
【００１０】
本明細書はさらに、着地予定初期位置をリアルタイムに修正する場合、その次の一歩で着地予定初期位置へ着地することができるように着地予定位置を修正する方法も提供する。その方法は、着地予定位置修正ステップに先立って次のステップを実行することを特徴とする。到達可能範囲探索ステップ：第ｎ歩目（第ｎ＋１歩目）の着地予定初期位置に一方の足を配置したときの他方の足の到達可能範囲を求めるステップ。着地許容範囲修正ステップ：第ｎ−１歩目（第ｎ歩目）の着地許容範囲と前記した到達可能範囲とが重なる領域を新たな着地許容範囲として定めるステップ。なお、この場合、着地予定位置修正ステップでは、着地許容範囲修正ステップにて定められた新たな着地許容範囲内で新たな着地予定位置を決定する。上記の方法は、ｎ番目（第ｎ＋１番目）の着地予定初期位置に必ず到達できる条件の下でｎ−１歩目（第ｎ歩目）の着地予定位置を修正する。
【発明の効果】
【００１１】
上記したいずれの方法も、着地予定位置をリアルタイムに（歩行中に）修正するのに適した脚式ロボット着地予定位置計画方法である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】脚式ロボットの模式図を示す。
【図２】着地許容範囲を説明する図である。
【図３】着地予定初期位置計画のフローチャートを示す。
【図４】着地許容範囲探索処理のフローチャートを示す。
【図５】到達可能範囲を考慮した着地許容範囲探索処理を説明する図である。
【図６】干渉チェックの手法の一例を説明する図である。
【図７】干渉チェックの手法（簡略化法）の一例を説明する図である。
【実施例】
【００１３】
まず、脚式ロボットが実行する歩行時の着地予定位置計画の概要を説明する。図１に、脚式ロボット１０の模式図を示す。脚式ロボット１０は、２本の脚で歩行する。安定に歩行するための制御アルゴリズムについては説明を省略する。脚式ロボット１０はその頭部に２個のカメラ１２を備えている。カメラ１２によってステレオ立体視の原理で進行方向前方の各点までの距離を計測する。即ち、脚式ロボット１０は、カメラ１２によって、進行方向前方の路面上に存在する障害物（例えば図１の障害物Ｗ）を計測する。ここで、「障害物」とは、安定歩行のためには足を着くことができない対象を意味し、足を着くことができない高さの路面の起伏を含む。ステレオ立体視による３次元距離計測技術はよく知られているので説明を省略する。脚式ロボット１０は、障害物Ｗを避けて目的地まで到達するための経路Ｐを作成する。経路Ｐに沿って安定して歩行できるように足の着地予定初期位置ｆ１、ｆ２、ｆ３、及び、ｆ４を決定する。脚式ロボット１０は、決定した着地予定初期位置に着地するように脚各関節を駆動する。
【００１４】
脚式ロボット１０は、１回に数歩先までの着地予定初期位置を決定する。逆にいうと、数歩先までの着地予定初期位置を計画できるということが、次の１歩が安定して歩行できることを（理論上）保証する。ここで、当初計画した着地予定初期位置に必ずしも足を着けるとは限らない。例えば、歩行中に予期せぬ外乱が加わって体幹の位置或いは姿勢が当初予定からずれると、安定した歩行を継続するために着地予定初期位置を修正する必要が生じる。外乱に対する着地位置修正のアルゴリズムについては説明を省略する。着地位置を当初の予定（着地予定初期位置）から変更する際、変更後の着地予定位置も、障害物が存在しない領域に定めなければならない。本実施例の脚式ロボット１０は、着地予定初期位置を修正することが必要となることを見越して、足平が障害物と衝突しない範囲（着地許容範囲）を予め探索する。
【００１５】
図２を参照して着地許容範囲について概説する。図２に、着地予定初期位置を平面的に示した図を示す。脚式ロボット１０は、カメラ１２の画像から障害物Ｗの存在を認識し、障害物を避けて目的地まで到達する経路Ｐを決定する。次に、経路Ｐに沿って着地予定初期位置ｆ１〜ｆ８等を決定する。次に、各着地予定初期位置に足平のサイズよりも大きい拡大足平モデルａ１等を３次元環境モデル内に配置する。図２では、着地予定初期位置ｆ１に拡大足平モデルａ１を配置し、位置ｆ２に拡大足平モデルａ２を配置した様子を示している。同様に、位置ｆ４に拡大足平モデルａ４を配置し、位置ｆ８に拡大足平モデルａ８を配置する。脚式ロボット１０は、各拡大足平モデルと障害物（例えば障害物Ｗ）との干渉チェックを行い、障害物と干渉しない範囲まで拡大足平モデルを狭める。狭められた拡大足平モデルが占める範囲が着地許容範囲に相当する。例えば図２では、拡大足平モデルａ４は、符号ｂ４が示す部分が障害物Ｗと干渉する。そこで、この干渉部分ｂ４を除外した五角形の範囲が着地許容範囲ａ４として定められる。同様に、拡大足平モデル８ａでは、符号ｂ８が示す部分が障害物Ｗと干渉する。そこでこの干渉部分ｂ８を除外した五角形の範囲が着地許容範囲ａ８として定められる。脚式ロボット１０は、着地予定初期位置を修正する際、定められた着地許容範囲内に新たな着地予定位置を決定する。例えば、着地予定初期位置ｆ４を修正する際、脚式ロボット１０は、五角形の着地許容範囲ａ４内で新たな着地予定位置を決定する。着地許容範囲ａ４は、足平が障害物と干渉しないことが保証された範囲であるので、新たな着地予定位置を決定する際に改めて干渉チェックを行う必要がない。
【００１６】
図３と図４を参照しながら、脚式ロボット１０が実行する着地予定位置計画処理を詳細に説明する。図３は、着地予定初期位置を計画するための処理のフローチャートを示している。図４は、着地予定初期位置を決定した後に実行される、着地許容範囲を探索する処理のフローチャートを示している。前述したように、着地許容範囲は、各着地予定初期位置に対して定められる。
【００１７】
着地予定初期位置計画について説明する（図３）。なお、脚式ロボット１０には目的地が予め与えられていると仮定する。脚式ロボット１０は、カメラ１２によって進行方向前方を撮影し、コンピュータ（コントローラ）内に路面上の障害物の位置と形状を記述した仮想モデル空間（３次元環境モデル空間）を構築する（Ｓ１２、Ｓ１３）。なおより詳細には、脚式ロボット１０は、障害物の３次元データ（３次元環境モデル）から、障害物の形状を路面に垂直投影した２次元モデルを構築する。ただし、そのような２次元モデルは障害物の３次元形状に基づいているので、以下では垂直投影した２次元モデルの意味も含めて３次元環境モデル空間と称する。
【００１８】
次に脚式ロボット１０は、３次元環境モデル空間内に目的地を配置し、現在地から障害物を避けて目的地へ到達できる歩行経路を決定する（Ｓ１４）。次に脚式ロボット１０は、歩行経路に沿って歩行ができるように着地候補位置を決定する（Ｓ１５）。具体的には、着地候補位置は、ＺＭＰ方程式から決定される。ＺＭＰ方程式は、脚式ロボットの重心軌道の運動方程式に相当する。またＺＭＰ方程式よって、重心軌道とともにＺＭＰが求まる。ＺＭＰは脚式ロボットが受ける床反力の圧力中心に相当する。ＺＭＰは床反力の圧力中心であるから当然に着地候補位置はＺＭＰを含む位置に定められる。なお、より厳密には、接地している全ての足によって定まる支持多角形内にＺＭＰが位置するように着地候補位置が定められる。脚式ロボット１０は、歩行経路に沿うように重心軌道を決定するとともにＺＭＰ位置、即ち着地候補位置を決定する。
【００１９】
次に脚式ロボット１０は、着地候補位置を３次元環境モデル空間に反映し、３次元環境モデル空間内で着地候補位置に足平の形状モデルを配置する。ここで、足平形状モデルは、実際の足平の形状よりもやや大きめに定められる。やや大きめに定めるのは、着地したときの足平の回りに障害物のないマージン領域を確保するためである。脚式ロボット１０は、３次元環境モデル空間内で足平形状モデルと障害物との干渉チェックを行う（Ｓ１６）。干渉チェックの結果足平形状モデルと障害物が干渉する場合（Ｓ１７：ＹＥＳ）、脚式ロボット１０は着地候補位置を修正し（Ｓ１８）、再び干渉チェックを行う（Ｓ１６）。脚式ロボット１０は、干渉しない着地候補位置が定まるまでＳ１６−Ｓ１８のループを繰り返す。脚式ロボット１０は、各着地候補位置について上記ループを繰り返す。こうして決定された干渉しない着地候補位置が着地予定初期位置として定まる（Ｓ１９）。
【００２０】
なお、ステップＳ１６の干渉チェックは、実際には次の様に２次元で行われる。脚式ロボット１０は、足平形状モデルを着地候補位置で路面に投影し、投影された領域と、先に説明した障害物の路面投影２次元モデルとが重なるか否かをチェックする。重なる部分が存在すれ両者が干渉することが判明する。重なる部分がなければ両者が干渉しないことが判明する。干渉チェックは実際には路面の２次元平面で行われるが、もともと障害物の３次元データに基づいているので３次元干渉チェックと基本的に等価であることに留意されたい。即ち、本明細書で用いる「干渉チェック」は、路面２次元における干渉チェックを含む。もちろん、障害物の３次元モデルと足平の３次元モデルで３次元干渉チェックを行ってもよい。
【００２１】
脚式ロボット１０は、１回の着地予定初期位置計画処理（図３の処理）にて数歩先までの着地予定初期位置を定める。脚式ロボット１０は、少なくとも２歩先まで着地予定初期位置を計画する。着地予定初期位置が定まれば脚式ロボット１０は歩行を開始することができる。脚式ロボット１０は、歩行中に上記処理を繰り返し、次の数歩分の着地予定初期位置を求める。ここで、着地予定初期位置を定める際、ステップＳ１６の干渉チェックは足平形状モデルで定まるボリューム内で行われるから、それより大きなボリューム（例えば後述する拡大足平モデル）に対して干渉チェックを行うよりも計算コストが抑えられる。
【００２２】
脚式ロボット１０は、着地予定初期位置を計画した後、図４に示す着地許容範囲探索を実行する。脚式ロボット１０は、足平形状モデルよりも足平面のサイズが大きい拡大足平モデルを記憶しており、３次元環境モデル空間内にて各着地予定初期位置にその拡大足平モデルを配置する（Ｓ２２）。後述するように、配置された拡大足平モデルが路面上に占める範囲が、着地許容範囲の最大範囲を与える。たとえば、図２における着地許容範囲ａ１は、着地予定初期位置ｆ１に配置された拡大足平モデルに相当する。
【００２３】
脚式ロボット１０は、３次元環境モデル空間内にて、着地予定初期位置に配置された拡大足平モデルと障害物との干渉チェックを行う（Ｓ２３）。干渉する場合（Ｓ２４：ＹＥＳ）、脚式ロボット１０は、路面と平行な方向に沿って障害物と干渉しない範囲まで拡大足平モデルを縮小する（Ｓ２５）。例えば図２では、五角形の着地許容範囲ａ４は、四角形の拡大足平モデルが占める範囲から障害物との干渉部分ｂ４を縮小した範囲に相当する。
【００２４】
前述したように、拡大足平モデルにおいて干渉部分が縮小された残りの範囲は、その範囲に着地しても障害物と干渉しないことが保証される範囲である。従って外乱等によって着地位置を着地予定初期位置から変更する場合、その範囲内であれば改めて干渉チェックする必要がない。
【００２５】
脚式ロボット１０は次いで、現在注目している着地予定初期位置より一歩先の着地予定初期位置に一方の足が着地していると仮定した場合に他方の足が着地することのできる到達可能範囲を算出する（Ｓ２６）。次に脚式ロボット１０は、ステップＳ２３−Ｓ２４のループで求められた範囲（干渉部分が狭められた拡大足平モデルの範囲）と到達可能範囲が重複する範囲を抽出する（Ｓ２７）。最後に脚式ロボット１０は、抽出された範囲を最終的な着地許容範囲として決定する（Ｓ２８）。脚式ロボット１０は、例えば外乱を受けて体幹の位置或いは姿勢が当初の予定から外れた場合など、必要に応じて着地予定位置修正ステップを実行する。その着地予定位置修正ステップは、上記ステップＳ２８で決定した着地許容範囲内で新たな着地予定位置を決定する。
【００２６】
ステップＳ２６−Ｓ２８の処理の具体例を、図５を参照しながら説明する。今、第ｎ番目の着地予定初期位置ｆｎに着目する。符号ａｎは、着地予定初期位置ｆｎに配置した拡大足平モデルから障害物との干渉部分ｂｎを除外した範囲（着地許容範囲）を示している。この範囲ａｎは、ステップＳ２３−Ｓ２５のループの結果で求まる。範囲ｒａは、第ｎ＋１番目（次の一歩）の着地予定初期位置ｆｎ＋１に左足が接地していると仮定したときに右足が着地することが可能な範囲（到達可能範囲）を示している。脚式ロボット１０は、ステップＳ２３−Ｓ２５の結果得られた着地許容範囲ａｎと到達可能範囲ｒａとの重複部分ｎｅｗ＿ａｎ（図５において斜線を引いた範囲）を新たな（最終的な）着地許容範囲として決定する。
【００２７】
新たな（最終的な）着地許容範囲ｎｅｗ＿ａｎは、次の利点を与える。即ち、第ｎ歩目の着地予定位置を着地予定初期位置ｆｎから修正しようとするとき、新たな着地予定位置を新たな着地許容範囲ｎｅｗ＿ａｎ内で定めれば、次の一歩（第ｎ＋１歩）で当初の着地予定初期位置ｆｎへ戻れる可能性が高くなる。即ち、外乱等によって着地予定初期位置から外れた位置に着地してしまう場合でも、それに続く歩行にて、当初に予定した着地予定初期位置へ速やかに復帰することができる。
【００２８】
上記した着地許容範囲探索処理は、次の利点を与える。着地許容範囲探索処理は、着地予定初期位置の修正に先立って行われる。従って、着地予定初期位置を修正する必要がない場合、得られた着地許容範囲は使われない。しかしながら、着地予定初期位置を修正する必要が生じた場合、その時点では着地許容範囲が求められているので、着地予定初期位置を修正する処理において干渉チェックを行う必要がない。即ち、予め着地許容範囲探索を行うことによって、着地予定初期位置を修正する必要が生じた場合にその修正処理を迅速に行うことができる。
【００２９】
なお、ステップＳ２６−Ｓ２８とともに、次の処理を実行することも好適である。即ち、ステップＳ２９として、一歩前（第ｎ−１番目）の着地予定初期位置からの到達可能範囲を算出し、ステップＳ３０として、ステップＳ２８で求められた着地許容範囲とＳ２９で求められた到達可能範囲との重複範囲を、新たな（最終的な）着地許容範囲として定める。このステップＳ２９とＳ３０によって得られる着地許容範囲は、一歩前の着地位置から確実に到達できる範囲を示している。従って、第ｎ番目の着地予定初期位置を修正する場合、第ｎ−１番目の着地予定初期位置から確実に到達できる範囲に新たな着地予定位置を定めることができる。
【００３０】
次に干渉チェックの手法の一例を説明する。前述したように、拡大足平モデルと障害物との干渉チェックは実質的には２次元（路面投影面）で行われる。図６に、着地予定初期位置ｆと拡大足平モデルが占める範囲ａを模式的に示す。ｐｘはｘ番目の位置を表す。着地予定初期位置は、厳密には足平の中央の一点の位置で表される。図６の場合、位置ｐ１０が、着地予定初期位置を示している。今、障害物が位置ｐ５で検出された場合を想定する。なお、デジタル処理では計測点も離散化される。「位置ｐ５の障害物」とは、所定の大きさを有する障害物の一点の計測位置における位置を示している。従って位置５に関する以下の処理は計測位置毎に行われる。
【００３１】
脚式ロボット１０は、計測された障害物の位置ｐ５から着地予定初期位置ｐ１０に置かれた足平形状モデルｆまでの最近位置ｐ７を特定する。脚式ロボット１０は、位置ｐ５とｐ７を結ぶベクトルＡを算出する。脚式ロボット１０は、路面に平行な直線であり、ベクトルＡに直交し位置ｐ５を通る直線Ｌ１を定める。次に脚式ロボット１０は、障害物の位置ｐ５を中心とする矩形ｐ１ｐ２ｐ８ｐ６を定める。この矩形の一辺の長さは、例えば３次元環境モデル空間を定間隔のグリッドで分割した場合のグリッド間隔に相当する。脚式ロボット１０は、先に求めた直線Ｌ１に平行な直線であり、矩形ｐ１ｐ２ｐ８ｐ６の頂点のうち着地予定初期位置ｐ１０に最も近い頂点ｐ８を通る直線Ｌ２を定める。脚式ロボット１０は、定めた直線Ｌ２で拡大足平モデルａ（即ち矩形ｐ１ｐ４ｐ１５ｐ１４）を直線Ｌ２でカットした範囲（多角形ｐ３ｐ４ｐ１５ｐ１４ｐ１３）を、拡大足平モデルが占める範囲を障害物と干渉しない範囲まで狭めた着地許容範囲として定める。以上の処理を、計測によって得られた障害物の位置毎に施す。上記の処理を行うと、着地許容範囲が凸多角形として得られる。
【００３２】
次に、計算コストを抑えるための工夫について説明する。着地許容範囲が凸多角形で得られるので、多角形の頂点数が少ない方が干渉チェックの計算コストを低減できる。以下、凸多角形の頂点を減らす手法の一例を説明する。図７（Ａ）は、凸多角形の一部が４点（位置ｐ１、ｐ２、ｐ３、ｐ４）で表される場合を示している。隣接する頂点の距離が予め定められた閾距離よりも小さい場合、その２つの頂点を、２点の中点で置き換える。図７（Ａ）の場合、位置ｐ２と位置ｐ３の間の距離Ｄが閾距離よりも小さい場合、位置ｐ２と位置ｐ３を、それらの２点の中間点ｐ２３で置き換える。図７（Ｂ）は、凸多角形の一部が３点（位置ｐ１、ｐ２、及び、ｐ３）で表される場合を示している。隣接する２辺がなす角度θが予め定められた閾角度よりも小さい場合、その２辺の間に位置する頂点を削除する。図７（Ｂ）の場合、辺ｐ１ｐ２と辺ｐ２ｐ３のなす角度θが閾角度よりも小さい場合、頂点ｐ２を削除し、頂点ｐ１と頂点ｐ３をダイレクトに結ぶ。以上の簡略化処理によって、凸多角形の頂点を減らすことができ、干渉チェックに要する計算コストを一層抑制することができる。
【００３３】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図１】
0005435729.tif 000002
【図２】
0005435729.tif 000003
【図３】
0005435729.tif 000004
【図４】
0005435729.tif 000005
【図５】
0005435729.tif 000006
【図６】
0005435729.tif 000007
【図７】
0005435729.tif 000008