(57)【要約】【課題】歩行可能なロボット装置の足底の形状を路面との接触状態に応じて制御可能なロボット装置、ロボット装置の制御方法、及びプログラムを提供する。【解決手段】足底部１２は、歩行型ロボット装置の体幹部に接続される足部の路面接地側に接続される。この足底部１２は、外部刺激に応じてその粘性を可逆制御可能な流体が封入された可撓性袋体２１と、足底部１２の路面との接地状態を検出する１以上の圧力センサ２２ｎと、圧力センサ２２ｎにより検出された接地状態に応じて、足底部１２の形状を制御する足底制御部２３とを有する。足底制御部２３は、電気的、磁気的、光学的及び機械的刺激のうちいずれか１以上の外部刺激により、圧力センサ２２ｎにより検出された路面形状及び／又は荷重保持状態に応じて、可撓性袋体２１内の流体粘度を制御する。【選択図】図１
2014200880.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
足部を有する歩行型ロボット装置であって、
前記足部の路面接地側に接続される足底部を有し、
前記足底部は、
外部刺激に応じてその粘性を可逆制御可能な流体が封入された可撓性袋体と、
前記足底部の路面との接地状態を検出する１以上のセンサと、
前記１以上のセンサにより検出された接地状態に応じて、前記足底部の形状を制御する足底制御部とを有し、
前記足底制御部は、電気的、磁気的、光学的及び機械的外部刺激のうちいずれか１以上の外部刺激により、前記１以上のセンサにより検出された前記接地状態に応じて、前記可撓性袋体内の流体粘度を制御する、ロボット装置。
【請求項２】
前記足底部は、１以上の圧力センサを有し、
前記足底制御部は、前記１以上の圧力センサから得られたセンサ値に基づき路面形状及び／又は荷重保持状態を検出し、当該検出結果に基づき、前記可撓性袋体内の流体粘度を制御する、請求項１記載のロボット装置。
【請求項３】
前記足底制御部は、前記足底部が路面に対する接地を開始後、当該足底部を再び路面から離れるまでの間に、前記検出結果に基づく前記流体粘度の制御を複数回繰り返す、請求項１又は２記載のロボット装置。
【請求項４】
前記足底制御部は、前記１以上の圧力センサの計測値の合計が第１閾値Ｃ１（Ｃ１＞０）以上である場合に、前記流体粘度を第１粘度η１（η１＞０）以上になるよう制御する、請求項２記載のロボット装置。
【請求項５】
前記足底制御部は、前記１以上の圧力センサの計測値の合計が前記第１閾値Ｃ１未満、第２閾値Ｃ２（Ｃ１＞Ｃ２＞０）以上であり、前記圧力センサの計測値の標準偏差が第３閾値Ｃ３以上である場合に、前記流体粘度を第２粘度η２（η１≧η２＞０）以上になるよう制御する、請求項４記載のロボット装置。
【請求項６】
前記足底制御部は、前記１以上の圧力センサの計測値の合計が前記第１閾値Ｃ１未満、第２閾値Ｃ２（Ｃ１＞Ｃ２＞０）以上であり、前記圧力センサの計測値の標準偏差が第３閾値Ｃ３未満である場合は、前記流体粘度を、前記第１粘度η１未満、第３粘度η３（η２＞η３＞０）以上になるよう制御する、請求項４又は５記載のロボット装置。
【請求項７】
前記足底制御部は、前記１以上の圧力センサの計測値の合計が前記第２閾値Ｃ２未満である場合に、前記流体粘度を第４粘度η４（η３＞η４＞０）未満になるよう制御する、請求項５又は６記載のロボット装置。
【請求項８】
前記可撓性袋体に封入される流体は、電気粘性流体、磁気粘性流体、又は可逆的光硬化樹脂のいずれかである、請求項１乃至７のいずれか１項記載のロボット装置。
【請求項９】
歩行型ロボット装置の体幹部に接続する足部の路面接地側に、外部刺激に応じてその粘性を可逆制御可能な流体が封入された可撓性袋体及び１以上のセンサを有する足底部を備えるロボット装置の制御方法であって、
前記１以上のセンサにより測定されたセンサ値に基づき前記足底部の路面に対する接地状態を検出する状態検出工程と、
前記接地状態に応じて、電気的、磁気的、光学的及び機械的外部刺激のうちいずれか１以上の外部刺激により、前記可撓性袋体の粘性を制御する粘性制御工程と、を有するロボット装置の制御方法。
【請求項１０】
前記状態検出工程では、前記足底部に設けられた１以上の圧力センサからのセンサ値を使用して路面形状及び／又は荷重保持状態が検出され、
前記粘性制御工程では、前記状態検出工程にて検出された前記路面形状及び／又は荷重保持状態に基づき、前記可撓性袋体内の流体粘度が制御される、請求項９記載のロボット装置の制御方法。
【請求項１１】
前記ロボット装置の前記足底部が路面に対する接地を開始後、当該足底部を再び路面から離れるまでの間に、前記状態検出工程と前記粘性制御工程とを繰り返し実施する、請求項９又は１０記載のロボット装置の制御方法。
【請求項１２】
歩行型ロボット装置の体幹部に接続する足部の路面接地側に、外部刺激に応じてその粘性を可逆制御可能な流体が封入された可撓性袋体及び１以上のセンサを有する足底部を備えるロボット装置が足底部を制御する動作をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
前記１以上のセンサにより測定されたセンサ値に基づき前記足底部の路面に対する接地状態を検出する状態検出処理と、
前記接地状態に応じて、電気的、磁気的、光学的及び機械的外部刺激のうちいずれか１以上の外部刺激により、前記可撓性袋体の粘性を制御する粘性制御処理と、をコンピュータに実行させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、足部を有する歩行型のロボット装置、ロボット装置の制御方法、及びプログラムに関し、特に、異なる路面状態であっても安定して歩行が可能なロボット装置、ロボット装置の制御方法、及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、歩行型のロボット装置の足底部の機構としては下記のようなものが公知である。先ず、特許文献１には、歩行動作を支援する足底機構であって、足底の前後に配置された膨張収縮が可能な一対の袋体と、一対の袋体の下側に取り付けられており、袋体の膨張収縮に応じて傾きが変化するソール板と、一対の袋体を連通する流路と、流路を開閉するバルブと、を備えており、足底が地面から受ける荷重が予め定められた荷重閾値を下回っている場合にはバルブが開いており、荷重が荷重閾値を超えた場合にバルブが閉じるように制御される足底機構が開示されている。
【０００３】
また、特許文献２には、足部を有する可動脚を備えたロボット装置であって、足部は、可動脚に接続された足部上面部と、足底面を形成する移動面接触部と、足部上面部と移動面接触部の間に配設され、所定の硬さ及び所定の径を有する粒子からなる粉体により構成された柔軟部と、を具備することを特徴とするロボット装置が開示されている。
【０００４】
さらに、特許文献３には、足部の接地面に突出自在に設けられたスパイクと、該スパイクを突出させる突出駆動手段とを備えた人工足部が開示されている。
【０００５】
さらにまた、特許文献４には、複数本の可動脚部を備えると共に、その可動脚部の先端に足部を設けて歩行自在とした脚式歩行ロボットにおいて、足部の足裏面に着地時の衝撃を緩和する弾性材を貼りつけると共に、該弾性材と足裏面との間に、遊脚の振り出しの反力により支持脚足平に発生する鉛直方向軸まわりの回転モーメントによる足裏面の弾性材の変形を低減する手段を設けた脚式歩行ロボットの足部構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−１６４４７号公報
【特許文献２】特開２００５−１７７９６０号公報
【特許文献３】特開平１１−３２０４６１号公報
【特許文献４】特開平５−２９３７７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１及び特許文献３に記載の技術においては、内部が気体のため固体化することができず、よって足底形状を路面に合わせたまま固定することができず、安定しないという問題点がある。
【０００８】
また、特許文献２に記載の技術においては、受動的な機構であり、ガラス球体による足底の機械的特性変化は路面との接触状態に依存してしまい、足底形状を路面に合わせて固定化するタイミングを制御することができない。
【０００９】
さらに、特許文献４に記載の技術においては、固形の弾性体を使用しているため、一様な弾性特性しか実現することができず、よって足底形状の路面に合わせた変化量に限界があり、また足底形状を固定することもできず、歩行が安定しないという問題点がある。
【００１０】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、歩行可能なロボット装置の足底の形状を路面との接触状態に応じて制御可能なロボット装置、ロボット装置の制御方法、及びプログラム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】
【００１１】
本発明に係るロボット装置は、足部を有する歩行型ロボット装置であって、前記足部の路面接地側に接続される足底部を有し、前記足底部は、外部刺激に応じてその粘性を可逆制御可能な流体が封入された可撓性袋体と、前記足底部の路面との接地状態を検出する１以上のセンサと、前記１以上のセンサにより検出された接地状態に応じて、前記足底部の形状を制御する足底制御部とを有し、前記足底制御部は、電気的、磁気的、光学的及び機械的外部刺激のうちいずれか１以上の外部刺激により、前記１以上のセンサにより検出された前記接地状態に応じて、前記可撓性袋体内の流体粘度を制御するものである。
【００１２】
本発明においては、足底部を、流体を封入した可撓性袋体から構成し、その流体粘度を接地状態に応じて電気的、磁気的、光学的及び機械的刺激のうちいずれか１以上の外部刺激を加えて制御するため、足底部の袋体の粘度を、路面との接地状態に応じた値、すなわち最適な硬さに制御することができ、安定した歩行を行うことができる。
【００１３】
また、前記足底部は、１以上の圧力センサを有し、前記足底制御部は、前記１以上の圧力センサから得られたセンサ値に基づき路面形状及び／又は荷重保持状態を検出し、当該検出結果に基づき、前記可撓性袋体内の流体粘度を制御することができる。複数の圧力センサ値の違いや合計値等に応じて路面形状及び／又は荷重保持状態を検出することができ、足底部の袋体の粘度を最適なものとすることができる。
【００１４】
さらに、前記足底制御部は、前記足底部が路面に対する接地を開始後、当該足底部を再び路面から離れるまでの間に、前記検出結果に基づく前記流体粘度の制御を複数回繰り返すことができ、例えば凹凸の大きい路面では最初に粘度を下げて足底部が路面形状に倣う形状とした後で硬化させることで、路面に倣った形状に変形しつつ、接地し荷重が大きくなるタイミングでは足底部を硬化させることができる。
【００１５】
さらにまた、前記足底制御部は、前記１以上の圧力センサの計測値の合計が第１閾値Ｃ１（Ｃ１＞０）以上である場合に、前記流体粘度を第１粘度η１（η１＞０）以上になるよう制御してもよい。足底の圧力センサの合計値がある一定以上の値を有する場合は、足底部に大きな荷重が加わっていると判断して、足底部の袋体の粘度をある一定値以上に高くしある程度固くすることで荷重により容易に変形しづらくすることができる。
【００１６】
この場合、前記足底制御部は、前記１以上の圧力センサの計測値の合計が前記第１閾値Ｃ１未満、第２閾値Ｃ２（Ｃ１＞Ｃ２＞０）以上であり、前記圧力センサの計測値の標準偏差が第３閾値Ｃ３以上である場合に、前記流体粘度を第２粘度η２（η１≧η２＞０）以上になるよう制御してもよく、一方、前記１以上の圧力センサの計測値の合計が前記第１閾値Ｃ１未満、第２閾値Ｃ２（Ｃ１＞Ｃ２＞０）以上であり、前記圧力センサの計測値の標準偏差が第３閾値Ｃ３未満である場合は、前記流体粘度を、前記第１粘度η１未満、第３粘度η３（η２＞η３＞０）以上になるよう制御してもよい。閾値を３段階に設け、さらにセンサ値の合計値及び標準偏差を利用することで、より精密な制御を行うことができる。
【００１７】
さらに、前記足底制御部は、前記１以上の圧力センサの計測値の合計が前記第２閾値Ｃ２未満である場合に、前記流体粘度を第４粘度η４（η３＞η４＞０）未満になるよう制御してもよく、センサ合計値が第２閾値より小さい場合は路面にある程度足底部が倣うよう粘度を下げることができる。
【００１８】
また、前記可撓性袋体に封入される流体は、電気粘性流体、磁気粘性流体、又は可逆的光硬化樹脂のいずれかとすることができる電気粘性流体は、電気を加えることにより、磁気粘性流体は、外部磁場を加えることにより、また可逆的光硬化樹脂は、光の照射によって、その粘度を可逆的に制御することができる。
【００１９】
本発明に係るロボット装置の制御方法は、歩行型ロボット装置の体幹部に接続する足部の路面接地側に、外部刺激に応じてその粘性を可逆制御可能な流体が封入された可撓性袋体及び１以上のセンサを有する足底部を備えるロボット装置の制御方法であって、前記１以上のセンサにより測定されたセンサ値に基づき前記足底部の路面に対する接地状態を検出する状態検出工程と、前記接地状態に応じて、電気的、磁気的、光学的及び機械的外部刺激のうちいずれか１以上の外部刺激により、前記可撓性袋体の粘性を制御する粘性制御工程と、を有するものである。
【００２０】
本発明に係るプログラムは、歩行型ロボット装置の体幹部に接続する足部の路面接地側に、外部刺激に応じてその粘性を可逆制御可能な流体が封入された可撓性袋体及び１以上のセンサを有する足底部を備えるロボット装置が足底部を制御する動作をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、前記１以上のセンサにより測定されたセンサ値に基づき前記足底部の路面に対する接地状態を検出する状態検出処理と、前記接地状態に応じて、電気的、磁気的、光学的及び機械的外部刺激のうちいずれか１以上の外部刺激により、前記可撓性袋体の粘性を制御する粘性制御処理と、をコンピュータに実行させるものである。
【００２１】
本発明においては、足底部に取り付けられた１又は複数のセンサからのセンサ値によって、足底部の路面に対する接地状態を検出し、この検出結果に応じて、足底部を構成する袋体に封入された流体の粘度を可変制御することができるため、足底部を路面の状態にあった最適な硬さに制御しつつ歩行を安定化させることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、歩行可能なロボット装置の足底の形状を路面との接触状態に応じて制御可能なロボット装置、ロボット装置の制御方法、及びプログラムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施の形態にかかるロボット装置の足部を示す模式図である。
【図２】本発明の実施の形態にかかるロボット装置の内部構成を更に詳細に示すブロック図である。
【図３】（ａ）乃至（ｃ）は、本発明の実施の形態にかかるロボット装置の足底制御部における粘度制御方法を説明するための図である
【図４】本発明の実施の形態にかかるロボット装置の足底制御部による可撓性袋体内の流体粘度の制御方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。この実施の形態は、本発明を、例えば２足又は４足の足部を有する歩行型ロボット装置に適用したものである。
【００２５】
図１は、ロボット装置の足部を示す模式図である。本実施の形態にかかるロボット装置は、例えば２足歩行が可能な人型ロボット装置であり、図１に示すように、ロボット装置の体幹部に接続される足部１１と、足部１１の路面と接する側に接続された足底部１２とを有する。なお、ロボット装置は、４足であってもよく、また、人型若しくは動物型ではなくても、足部を使用して移動可能であれば、同様に構成することができる。
【００２６】
足底部１２は、可撓性袋体２１、圧力センサ２２、足底制御部２３及び外部刺激印加部２４を有する。可撓性袋体２１は、外部刺激に応じてその粘性を可逆制御可能な流体が封入された袋体から構成されるか、または少なくとも一部に当該袋体を有する。圧力センサ２２は、足底部１２の路面との接地状態を検出するためのセンサであり、本実施の形態においては、複数設けられるものとする。なお、センサは、後述するように、足底部１２が路面に接触したときの接地状態等を検出するための手段であり、圧力センサ以外のセンサであっても、複数ではなく１つのみであっても、路面状態を検出できればよい。
【００２７】
足底制御部２３は、１以上の圧力センサ２２により検出された接地状態に応じて、足底部１２の形状、具体的には、可撓性袋体２１内の流体の粘度を制御する。つまり、１以上の圧力センサ２２のセンサ値の和や差、標準偏差等から、ロボット装置の足底部が接地する路面の形状や、足底部１２に加わる荷重の大きさ（荷重保持状態）を検出、算出する。そして、この検出結果に応じて、現在の路面状態に最適な可撓性袋体２１内の流体の粘度を算出する。
【００２８】
外部刺激印加部２４は、足底制御部２３の制御のもと、流体が目的の粘度となるよう、可撓性袋体２１に対し、電気的、磁気的、光学的及び機械的外部刺激のうちいずれか１以上の外部刺激を印加する。例えば、流体が、磁気粘性流体（ＭＲ流体）である場合は、外部刺激印加部２４は、磁界可変装置として働き、目的の粘度となる磁場を発生させ、これを可撓性袋体２１に印加する。また、流体が、電気粘性流体（ＥＲ流体）である場合は、外部刺激印加部２４は、電圧可変装置として働き、目的の粘度となる電圧を可撓性袋体２１に印加する。さらに、流体が、可逆的光硬化樹脂である場合は、外部刺激印加部２４は、光発生装置として働き、目的の粘度となる光を生成して可撓性袋体２１に印加する。なお、本実施の形態においては、外部刺激印加部２４を有するものとして説明したが、当該機能を足底制御部２３に実行させるようにしてもよい。
【００２９】
以上のような足底部１２の可撓性袋体２１内の流体粘度を制御する動作は、コンピュータにより実現可能である。なお、コンピュータは、物理的に単一である必要はなく、分散処理を実行する場合には、複数であってもよい。また、ロボット装置において、例えば歩行計画やユーザの命令に対する応答等、ロボット装置の各部位の制御は、通常はロボット装置の体幹部等に設けられるメイン制御部によって行われる。
【００３０】
図２は、本実施の形態にかかるロボット装置の内部構成を更に詳細に示すブロック図である。ロボット１は、制御部１０１、入出力部１０２、駆動部１０３、電源部１０４、及び外部記憶部１０５などを有している。
【００３１】
入出力部１０２は、周囲の映像を取得するためのＣＣＤ（Charge Coupled Device）などからなるカメラ１２１、周囲の音を集音するための１又は複数の内蔵マイク１２２、音声を出力してユーザと対話等を行なうためのスピーカ１２３、ユーザへの応答や感情等を表現するためのＬＥＤ１２４、タッチセンサなどからなるセンサ部１２５などを備える。本実施の形態においては、このセンサ部１２５に、足底部の路面との接地側に取り付けられた１以上の圧力センサ３１１〜３１Ｎ（圧力センサ３１ｎ）を有している。
【００３２】
また、駆動部１０３は、モータ１３１及びモータを駆動するドライバ１３２などを有し、ユーザの指示などに従って脚部ユニットや腕部ユニットを動作させる。電源部１０４は、バッテリ１４１及びその放充電を制御するバッテリ制御部１４２を有し、各部に電源を供給する。
【００３３】
外部記憶部１０５は、着脱可能なＨＤＤ、光ディスク、光磁気ディスク等からなり、各種プログラムや制御パラメータなどを記憶し、そのプログラムやデータを必要に応じて制御部１０１内のメモリ（不図示）等に供給する。
【００３４】
制御部１０１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）などを有し、これらがバスを介して相互に接続されている。尚、コンピュータを動作させるためのＯＳソフトなどは、説明を省略するが、この情報処理装置を構築するコンピュータも当然備えているものとする。
【００３５】
ここで、ＣＰＵは、ＲＯＭに記憶されている各種プログラム、又は記憶部からＲＡＭにロードされた各種プログラムに従って各種の処理を実行する。本実施の形態においては、例えばＲＯＭに格納された制御プログラムに従って、圧力センサ３１により測定されたセンサ値の合計値や標準偏差が所定の閾値より大きいか否か等を判定する圧力センサ値判定モジュール１１１、圧力センサ値に基づき路面形状を検出する路面形状検出モジュール１１２、同じく圧力センサ値に基づき荷重保持状態を検出する荷重保持状態検出モジュール１１３、検出した圧力センサ値の判定結果と、路面形状及び荷重保持状態のいずれか１以上とに基づき、現在の歩行に最適な粘度を算出する流体粘度算出モジュール１１４等を有する。流体粘度算出モジュール１１４は、さらにこの最適粘度を得るために必要な電気的、磁気的、光学的又は機械的な外部刺激の大きさを算出し、この算出結果を外部刺激印加部２４へ送ることで、足底部の可撓性袋体２１内の気流の粘度を制御する処理を実行する。
【００３６】
なお、圧力センサ値判定モジュール１１１、路面形状検出モジュール１１２、荷重保持状態検出モジュール１１３及び流体粘度算出モジュール１１４を有する制御部１０１は、上述したように体幹部内等に設けられるメイン制御部内に含まれてもよいし、足底部１２内の足底制御部２３内に含まれるものしてもよい。
【００３７】
ここで、足底制御部２３は、足底部１２が路面に接地を開始した後、再び同じ足底部１２を路面から離すまでの間に、路面形状及び／又は荷重保持状態の検出結果に基づく流体粘度の制御を複数回繰り返す。すなわち、足底部１２が路面に接触すると同時に粘度の制御を実行し、足底部１２全面が路面に接触してロボット装置の荷重がかかるまでに粘度を変化させることで足底部１２が路面に接触する際の衝撃等を吸収するとともに、路面形状に適合した形状に変形させ、その後すぐ硬化させることで、足底部１２が路面に倣いつつ安定した歩行を提供することができる。図３（ａ）乃至図３（ｃ）は、足底制御部２３における粘度制御方法を説明するための図である。
【００３８】
足底制御部２３は、足底部１２が路面に接地する前の段階（図３（ａ））では、例えば、ロボット装置の全荷重がかかっても変形しない程度の粘度とすることができる。ここで、上述したように足底制御部２３は、路面形状や荷重保持状態に合わせて機能性流体の粘度を調整する。図３（ｂ）に示すように、例えば路面の凹凸が大きい場合、足底部１２が路面に接地する直後は、足底部１２が路面の凹凸に倣うように可撓性袋体２１の粘度を下げる。足底部１２がある程度路面に接地し、荷重が大きくなり、可撓性袋体２１が凹凸に倣って変形した後、粘度を上げて足底部１２を硬化させることで歩行を安定させることができる。
【００３９】
一方で、図３（ｃ）に示すように、圧力センサ２２のセンサ値より、路面がある程度平坦であることが検出された場合は、中程度の粘度で足底部１２を路面に接地させ、その後同じく粘度を上げることで機能性流体の粘度を上げて硬化させて安定させる。
【００４０】
ここで、例えば、足底部１２の面に複数個の圧力センサ２２を設置しておき、圧力センサ２２のセンサ値が期待値から外れる場合は、平坦ではないと判定して粘度を下げることができる。例えば、平地に足底部１２を接地させながら歩行したときの複数の圧力センサ２２の値を予め測定しておき、当該測定値と現在のセンサ値とを比較することで、現在の路面形状が平地か否かを判定することができる。さらに、砂地、コンクリート、土、砂利等の各種類別の路面における圧力センサ２２のセンサ値を予め計測しておき、現在のセンサ値と比較することで、現在の路面の種類を判定することができる。また、その際の最適な粘度を予め測定により求めておくか、又は計算すること等により、足底制御部２３は、現在の路面に対する最適な粘度を求めることができ、外部刺激印加部２４を制御することができる。
【００４１】
次に、足底制御部２３による可撓性袋体２１の粘度制御方法の一例について説明する。図４は、本実施の形態にかかる足底制御部２３による可撓性袋体２１の粘度制御方法を示すフローチャートである。
【００４２】
図４に示すように、先ず、足底制御部２３は、全ての圧力センサ２２の圧力センサ値の合計ΣＰを求める。そして、当該センサ値合計ΣＰが第１センサ値Ｃ１（Ｃ１＞０）以上であるか否か判定する(ステップＳ１)。センサ値合計ΣＰが第１センサ値Ｃ１以上である場合には、可撓性袋体２１内の機能性流体の粘度を最大値（第１粘度η１（η１＞０））に設定する(ステップＳ２)。
【００４３】
一方、ステップＳ１で、センサ値合計ΣＰが第１センサ値Ｃ１より小さい場合（ステップＳ１：Ｎｏ）は、第２閾値Ｃ２（Ｃ１＞Ｃ２＞０）以上であるか否かを判定する（ステップＳ３）。ここで、センサ値合計ΣＰが第１閾値Ｃ１未満であって、第２閾値Ｃ２以上である場合（ステップＳ３：Ｙｅｓ）、さらに圧力センサ値の標準偏差σ（Ｐ）を求める。この圧力センサ値の標準偏差σ（Ｐ）が第３閾値Ｃ３（Ｃ１＞０）以上である場合（ステップＳ４：Ｙｅｓ）は、機能性流体の粘度をη２（η１≧η２＞０）に設定する（ステップＳ５）。なお、ここでは、η１＝η２とする。
【００４４】
一方、センサ値合計ΣＰが第１閾値Ｃ１未満であって、第２閾値Ｃ２以上ではあるが（ステップＳ３：Ｙｅｓ）、圧力センサ値の標準偏差σ（Ｐ）が第３閾値Ｃ３未満の場合は、機能性流体の粘度をη２より小さい粘度η３（η２＞η３＞０）に設定する（ステップＳ６）。
【００４５】
更に、ステップＳ３で圧力センサ値の合計ΣＰが第２閾値Ｃ２未満である場合は、機能性流体の粘度をη３より更に小さい粘度η４（η３≧η４＞０）に設定する（ステップＳ７）。なお、粘度η３＝η４であってもよい。
【００４６】
次に、可撓性袋体２１に封入される機能性流体の例について説明する。機能性流体（smart fluid）とは、例えば液晶表示装置等に使用される液晶のように、外部刺激により特定の性質、機能を示し、その性質、機能が工業的に応用できる流体の総称をいう。又は、「場」から何らかの影響を受けて物理的な性質が変化し、機能を発現する流体をいう。この「場」とは、例えば電場、磁場、光、熱などの物理量であるが、本実施の形態にかかるロボット装置の足底部に使用する機能性流体とは、電場又は磁場の印加によってその粘性が変化する流体のことであり、具体的には、電気粘性流体（ＥＲ流体）（ＥＲＦ：Electro-Rheological Fluid）、又は磁気粘性流体（ＭＲ流体）（ＭＲＦ：Magneto Rheological Fluid）等を示す。また、本実施の形態にかかるロボット装置の足底部には、電気粘性流体や磁気粘性流体を応用した電気粘性ゲル（ＥＲゲル）や磁気粘性コンポジット（複合材料）なども使用することができる。
【００４７】
先ず、磁気粘性流体（ＭＲ流体）は、粘度変化しない磁性流体とは異なり、強磁性金属微粒子を媒体となる液体中に高濃度で分散させたスラリーからなり、その成分には、純鉄の粒子と油を含む。ＭＲ流体は、外部磁場により磁化された粒子同士が強く引きつけ合うことで高粘度になり、磁場を作用させることで容易に元の粘度の１０３倍以上の粘度に変化させられることが可能である。なお、磁性流体は、その成分に、フェライトと溶媒を含み、磁場を与えても硬化しない。
【００４８】
また、ＭＲ流体に含まれる純鉄の粒子は直径が１〜１０ミクロンの球体であるのに対し、磁性流体に含まれるフェライトの直径は０．００１ミクロン程度であり、ＭＲ流体の純鉄の粒子が磁性流体の粒子より１００〜１０００倍大きい。このことに加え、ＭＲ流体の純鉄の濃度が磁性流体よりもはるかに高いこと、ＭＲ流体の飽和磁化が例えば６００ｍＴ程度と高いのに対し、磁性流体の飽和磁化は例えば７８ｍＴ程度と低いこと等の相違点を有する。これにより、ＭＲ流体と磁性流体の性質は大きく異なり、ＭＲ流体は、クラスターをより強固に結びつけるため、比較的弱い磁場でも粘度が大幅に増加する。
【００４９】
このようにＭＲ流体は、その粘性を衝撃力の強さに対応した吸収の強さに思い通りに変化させることができ、気体、液体及び固体の三相において発生する全ての衝撃を吸収することが可能である。磁気がない場合は、粘度は低く、磁気が有る場合は磁力の強さにより粘度が徐々に高くなる。衝撃力吸収効果が必要な装置においては、磁力を変化させることにより、粘度を高い状態から低い状態に変化させて衝撃力を吸収することを可能にする。
【００５０】
次に、電気粘性流体（ＥＲ流体）は、電圧をかけるとその（見かけの）粘度が変化する流体で、一般に、分散系（ベースオイル（シリコンオイル）に平均５μｍの絶縁体の微粒子を混ぜたもの）と均一系（単一の流体からなるもの）とに分けられる。現在、ＥＲ流体と呼ばれるもののほとんどが、電圧をかけると粘度が増加する特性を示す。均一系ＥＲ流体はニュートン流体と同じ性質をもっており、制御の面で使いやすい。分散系ＥＲ流体はビンガム流体のように降伏応力をもっており、その範囲で流れを完全に止めることができる。
【００５１】
また、上述の機能性流体に加え、外部刺激に応じて粘性を可逆的に変化させる材料として、可逆性光硬化樹脂などを使用することも可能である。可逆性光硬化樹脂としては、例えば、ゾルゲル転移を利用した光硬化性樹脂（特開２００１−４９１２９号公報）等を利用することができる。このような光硬化性樹脂材料は、高温下（例えば１００℃程度）ではゾル状態、低温下（例えば２５℃程度）ではゲル状態を呈し、優れた成形サイクルを実現することができる。また、可逆的急速相転移性樹脂成分として、温度の上昇に伴ってゾルからゲルへの相転移を引き起こすものを使用してもよい（特開平９−１９２４６９号公報、特開平９−２２７３２９号公報、特開平１０−７７２０１号公報、特開平１０−１０１５１８号公報、特開平１１−１６９７０３号公報）。さらに、熱刺激によるゾルゲル可逆性を有し、かつ硬化収縮率が小さい光学的立体造形法用硬化性樹脂組成物を使用することも可能である（特開２００６−２８２６８９号）。このような硬化性樹脂組成物は、例えば
成分（Ａ）：アイソタクチシティが８０％以上のメタクリル酸メチル重合体；
成分（Ｂ）：重合体の全体または少なくとも一つのブロックのガラス転移温度が−５０〜８０℃であり、かつ重合体の全体または少なくとも一つのブロックのシンジオタクチシティが４０％以上である（メタ）アクリル酸エステル（ブロック共）重合体；および
成分（Ｃ）：光重合可能な単量体；
を含有し、成分（Ａ）が成分（Ａ）および成分（Ｂ）の合計に対し１０〜５０質量％であり、成分（Ｃ）が成分（Ａ）、成分（Ｂ）および成分（Ｃ）の合計に対し６０〜９５質量％となっている。
【００５２】
以上説明したように、本実施の形態においては、足底部１２に、外部刺激により粘度を可逆変化させることができる流体を封入した可撓性袋体２１及び複数の圧力センサ２２を有し、圧力センサ２２からのセンサ値によって、現在の路面状態を検出し、足底制御部２３により、この路面状態に最適な粘度を算出し、当該最適粘度となるよう外部刺激印加部２４により可撓性袋体２１に外部刺激を加えることにより、所望の粘度（硬さ）とすることができる。例えば、足底部１２を路面に着地し始めてから装置全体の荷重がかかるまでの間に路面状態を検出し粘度を制御することで、足底部１２の形状を路面の形状に倣った形状とすることができ、装置を支えるだけの荷重がかかるタイミングでは粘度をあげておくことで、路面に倣った状態で硬化させることができ、歩行を安定することができる。
【００５３】
なお、本発明は上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることは勿論である。
【００５４】
例えば、上述のコンピュータプログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（tangible storage medium）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ−ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Programmable ROM）、ＥＰＲＯＭ（Erasable PROM）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（random access memory））を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（transitory computer readable medium）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。
【符号の説明】
【００５５】
２１  可撓性袋体
２２  圧力センサ
２３  足底制御部
２４  外部刺激印加部
１１１  圧力センサ値判定モジュール
１１２  路面形状検出モジュール
１１３  荷重保持状態検出モジュール
１１４  流体粘度算出モジュール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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