(57)【要約】  本発明の目的は、動的安定姿勢の自立可能性を簡便に判断する手段をもつ移動装置を提供することである。  このために、本発明の移動装置は、自接地面に対して自身の位置を変位する変位装置と、自身が目標地点へ移動できるよう前記変位装置を制御する制御装置とを備え、自立に制御を必要としない静的安定姿勢と、自立に制御を必要とする動的安定姿勢との少なくとも２種類の自立姿勢を持つ移動装置において、前記静的安定姿勢から前記動的安定姿勢へ移行する際に、能動的に接地面に対する自身の接地部へ力を加える接地面状態確認動作によって、接地面が動的安定姿勢で自立可能であることを確認した後に、動的安定姿勢へ移行する。
2014068759.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
接地面に対して自身の位置を変位する変位装置と、自身が目標地点へ移動できるよう前記変位装置を制御する制御装置とを備え、自立に制御を必要としない静的安定姿勢と、自立に制御を必要とする動的安定姿勢との少なくとも２種類の自立姿勢を持つ移動装置において、
前記静的安定姿勢から前記動的安定姿勢へ移行する際に、能動的に接地面に対する自身の接地部へ力を加える接地面状態確認動作によって、接地面が動的安定姿勢で自立可能であることを確認した後に、動的安定姿勢へ移行することを特徴とする移動装置。
【請求項２】
請求項１に記載の移動装置において、
前記接地面状態確認動作では、確認対象である接地面の上で、時間とともに変化する所定パターンの力を前記接地部へ加えた場合の移動装置の挙動を、動的安定姿勢で移動可能な接地面上で前記所定パターンの力を前記接地部へ加えた場合の挙動と比較することで、前記確認対象の接地面が動的安定姿勢で自立可能であるかを判断することを特徴とする移動装置。
【請求項３】
請求項２に記載の移動装置において、
前記変位装置は、車輪又は脚のいずれかを移動手段として、１対の移動手段を備え、
前記1対の移動手段のそれぞれの接地面内に含まれる代表点を概略接地点としたとき、接地面状態確認動作で、前記1対の移動手段に設定される２つの概略接地点間の中心点を基準に点対象、又は前記２つの概略接地点を結ぶ線分の垂直２等分線を基準に線対象になるように、前記１対の移動手段へ力を加えることを特徴とする移動装置。
【請求項４】
請求項３に記載の移動装置において、
前記移動手段として車輪を備え、前記接地面状態確認動作で、１対の車輪を逆位相に回転することを特徴とする移動装置。
【請求項５】
請求項３に記載の移動装置において、
前記移動手段として脚を備え、前記接地面状態確認動作で、１対の脚に対し、脚を左右へ開閉する方向へ力を与えることを特徴とする移動装置。
【請求項６】
請求項１又は３に記載の移動装置において、
前記接地面状態確認動作によって接地面が動的安定姿勢で自立不可能と判断した場合、静的安定姿勢を保ったまま任意の位置へ移動し、再度接地面状態確認動作を行うことを特徴とする移動装置。
【請求項７】
請求項１又は３に記載の移動装置において、
前記接地面状態確認動作によって接地面が動的安定姿勢で自立不可能と判断した場合、静的安定姿勢を保ったまま警告音を発して周囲へ動的安定姿勢での自立が不可能なことを知らせることを特徴とする移動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自立に制御を必要としない静的安定姿勢と、自立に制御を必要とする動的安定姿勢との２種類の自立姿勢を持つ移動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に、倒立振子姿勢と安定姿勢の２種類の自立姿勢を備え、倒立振子制御によって自立したまま機敏に移動し、転倒の危険性が高い時は１つ以上の支持脚を繰り出して安定姿勢を保つ移動装置が開示されている。この移動装置では、安定姿勢から倒立振子姿勢へ移行する際は、接地した前記支持脚の繰り出し量と移動装置の傾斜姿勢角から走行面の傾斜角を推定し、走行面の傾斜角が所定の値より小さい場合、走行面が水平面かどうかを判定してから、倒立振子姿勢へ移行する。【０００３】
さらに、特許文献２に、２足歩行姿勢と、３点支持姿勢の２種類の自立姿勢を持ち、２足歩行姿勢で転倒の危険が高い時は補助脚を繰り出して３点支持姿勢へ移行する移動装置が開示されている。この移動装置では、３点支持姿勢から２足歩行姿勢への移行時は、傾斜センサから得た姿勢データを基に安定な姿勢であるかを判定し、安定姿勢の場合のみ２足歩行姿勢へ移行する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２４７８０２号公報
【特許文献２】特開２００３−３３４７７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
倒立振子や２足歩行の様に、移動能力が高いが自立するための制御が必要な姿勢（以後、動的安定姿勢と呼ぶ）では、接地面の傾斜角、凹凸、摩擦等の状態が自立の可否に影響する。特許文献１の移動装置は、接地した支持脚の繰り出し量と移動装置の傾斜姿勢角から、接地面の水平を判定し倒立振子姿勢への移行を決定するが、例えば支持脚が水平面上の突起物の上に位置している場合は、接地面が水平であるにもかかわらず傾斜していると判定したり、接地面が滑りやすい場合や柔らかい場合は、接地面が水平でも倒立振子姿勢へ移行後に転倒したりする可能性がある。また、特許文献２の移動装置は傾斜センサにより装置の姿勢が２足歩行に耐えうるかを判定しているが、接地面が滑りやすい場合は、２足歩行中に転倒する可能性がある。また、接地面にかかわらず動的安定姿勢への移行を試みて、転倒した場合は接地面が滑りやすいと判断する方法があるが、転倒は装置の故障を引き起こしたり、周囲へ不安感を与えたりするため極力防止することが重要である。【０００６】
したがって、動的安定姿勢で自立する移動装置には、接地面の傾斜だけでなく、摩擦や凹凸などを考慮して、動的安定姿勢へ移行する前に自立可能性を判断する手段が必要である。また、自立可能性を判断する手段は、コスト面、エネルギー効率面から、新たな構成部品等を必要としない方法が望ましい。【０００７】
このような背景に鑑みて本発明がなされたのであり、本発明の目的は、動的安定姿勢の自立可能性を簡便に判断する手段を持つ移動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明の移動装置は、自立に制御を必要としない静的安定姿勢から、自立に制御を必要とする動的安定姿勢へ移行する際、能動的に移動装置の接地部へ力を加えることによって、接地面が動的安定姿勢での自立可能な条件を満たすことを確認した後に、動的安定姿勢へ移行することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、移動装置において、動的安定姿勢の自立可能性を簡便に判断することができる。【００１０】
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態の移動装置の機能構成図である。
【図２】本発明の実施形態の倒立振子型移動装置の側面図である。
【図３】本発明の実施形態の倒立振子型移動装置の構成図である。
【図４】本発明の実施形態の倒立振子型移動装置のシステム構成図である。
【図５】本発明の実施形態の倒立振子型移動装置の姿勢移行時のフローチャートである。
【図６】本発明の実施形態の倒立振子型移動装置の接地面状態確認動作を説明する図である。
【図７】本発明の実施形態の２足歩行型移動装置の側面図である。
【図８】本発明の実施形態の２足歩行型移動装置の構成図である。
【図９】本発明の実施形態の２足歩行型移動装置のシステム構成図である。
【図１０】本発明の実施形態の倒立振子型移動装置の接地面状態確認動作を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に、本発明に係る実施例について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図面において、同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００１３】
まず始めに、図１を用いて本発明の実施形態の移動装置の機能構成を説明する。その後、具体的な機構を用いた実施例１及び実施例２について説明する。
【００１４】
移動装置１０００は、移動装置１０００の姿勢を認識するための姿勢認識装置１１００と、移動装置１０００の動作の制御を行う制御装置１００１と、外部との情報の入出力を行う情報入出力装置１００２と、各構成要素へ動力源を供給する動力源供給装置１００３と、移動装置１０００を変位させる変位装置１００４とを備える。
【００１５】
制御装置１００１は、運動制御部１０１１と、情報記憶部１０１２と、接地面状態確認部１０１３とで構成される。運動制御部１０１１は、他の構成要素からの情報を基に移動装置１０００の姿勢や変位を制御する。情報記憶部１０１２は、情報入力装置１００２からの動作目標値や、ハードウェアの仕様値などのパラメータ、運動制御部１０１１や接地面状態確認部１０１３からの動作ログ等を記憶する。接地面状態確認部１０１３は、変位装置１００４からの駆動情報と、情報記憶部１０１２へ記憶したパラメータとを基に、変位装置１００４の接地面が走行可能であるかを確認する。
【００１６】
変位装置１００４は、駆動部１０４０と、駆動情報検出部１０４１と、接地部１０４２と、姿勢制御部１０４３とで構成される。駆動部１０４０は接地部１０４２を駆動して移動装置１０００を変位させる。駆動情報検出部１０４１は駆動部１０４０の駆動情報を検出し、運動制御部１０１１と接地面状態確認部１０１３とへ駆動情報を伝える。姿勢制御部１０４３は運動制御部１０１１からの制御信号に従って、移動装置１０００の自立姿勢を、静的安定姿勢から動的安定姿勢へ移行或いは動的安定姿勢から静的安定姿勢へ移行し、動作ログを運動制御部１０１１へ送る。
【００１７】
なお、動的安定姿勢は移動能力が高いが自立するための制御が必要な姿勢であり、静的安定姿勢は移動能力が動的安定姿勢に比べて低いものの自立するための制御が必要でない姿勢である。
【００１８】
以下に、具体的な機構を用いた場合の実施例を述べる。ただし機構は以下に記載する限りではなく、各機能構成要素の機能を実現可能な機構であれば好適に変更や付加が可能である。
【実施例１】
【００１９】
実施例１では、倒立振子制御による差動２輪で移動する装置を挙げる。まず始めに、本実施例の倒立振子型移動装置１の特徴を述べ、詳細は後述する。【００２０】
倒立振子型移動装置１の側面図を図２に示す。倒立振子型移動装置１は左右１対の駆動輪１４２と前後１対の補助輪１４３を持ち、（ａ）静的安定姿勢と、（ｂ）動的安定姿勢の２種類の自立姿勢を持つ。待機中や、滑りやすい路面、凹凸の多い路面などを走行する際は補助輪を接地した静的安定姿勢で低速走行し、十分な摩擦力がある滑らかな路面を機敏に動く際は補助輪を上昇させて動的安定姿勢で走行する。動的安定姿勢での走行は、倒立振子制御によって行うが、接地面が滑りやすく摩擦力が不十分な場合や、凹凸が激しすぎて車輪が滑らかに回転しない場合は転倒する可能性がある。そこで、本実施例の倒立振子型移動装置１は、静的安定姿勢から動的安定姿勢へ移行する前に、接地部である駆動輪１４２を能動的に回転させ、動的安定姿勢での走行が可能であるかを確認してから動的安定姿勢へ移行する。【００２１】
以後、詳細を述べる。【００２２】
図３に倒立振子型移動装置１の構成を示す。倒立振子型移動装置１は、情報入出力装置１００２として無線ＬＡＮ端末１２を、姿勢認識装置１１００として装置のロール・ピッチ・ヨー角を検出する傾きセンサ１０を、変位装置１００４として走行装置１４を、傾きセンサ１０と走行装置１４との情報を基に走行装置１４を制御する制御装置１１を具備している。走行装置１４は、駆動部１０４０として左右１対のモータ１４０、駆動情報検出部１０４１としてエンコーダ１４１、接地部１０４２として駆動輪１４２、姿勢制御部１０４３として前後１対の補助輪１４３及び補助輪昇降装置１４４を具備している。補助輪１４３は自在式のキャスタで、それぞれ補助輪昇降装置１４４によって垂直方向へ昇降可能である。動力源供給装置１００３としてバッテリ１３を用いて各構成要素へ電力を供給する。【００２３】
図４に、倒立振子型移動装置１のシステム構成を示す。傾きセンサ１０は倒立振子型移動装置１のロール・ピッチ・ヨー角を制御装置１１へ伝える。エンコーダ１４１は、モータ１４０の瞬時角度差分を制御装置１１へ伝え、制御装置１１は前記角度差分を基にモータ１４０の回転速度を計算する。制御装置１１は、傾きセンサ１０とエンコーダ１４１の情報を基にモータ１４０へ制御信号を送り、モータ１４０を制御する。また、制御装置１１は補助輪昇降装置１４４へ補助輪昇降制御信号を送る。補助輪昇降装置１４４には、例えばポテンショメータを付属したボールスプライン機構が適用可能であるが、他の機構であっても、補助輪１４３を昇降させ、昇降量を計測可能であれば同様の効果を得る事が可能である。補助輪昇降装置１４４は補助輪１４３の位置情報を制御装置１１へ送る。【００２４】
図５に倒立振子型移動装置１が静的安定姿勢から動的安定姿勢へ移行する際のフローチャートを示す。Ｓ１では、傾きセンサ１０より装置のロール・ピッチ角を取得する。Ｓ２では、倒立振子型移動装置１が動的安定姿勢で自立可能な所定角度範囲未満に前記ロール・ピッチ角が収まっているかを調べる。前記ロール・ピッチ角が予め制御装置１１の情報記憶部に記憶した一定角度範囲以上の場合は動的安定姿勢での自立は不可能と判断し、Ｓ５へ進み不安定接地面対応動作を実行し、再度Ｓ１へ戻り前述のフローを繰り返す。不安定接地面対応動作Ｓ５としては、例えば、任意の位置へ静的安定姿勢のまま移動して動的安定姿勢で移動可能な接地面を探したり、警告音を鳴らして周囲へ倒立振子型移動装置１が動的安定姿勢で移動不可能なことを知らせたりすればよい。前記ロール・ピッチ角が所定角度範囲未満の場合は、Ｓ３へ進み、接地面状態確認動作を実行する。接地面状態確認動作の具体例は後述する。Ｓ４で、接地面が倒立振子型移動装置１の動的安定姿勢での走行可能な条件（動的安定条件）を満たすかを判断し、動的安定条件を満たさない場合はＳ５へ進んで不安定接地面対応動作を実行し、Ｓ１へ戻る。Ｓ４で動的安定条件を満たす場合は、Ｓ６へ進み、補助輪１４３を上昇させて動的安定姿勢へ移行する。【００２５】
前述した確認動作の具体例を、図６を用いて説明する。倒立振子型移動装置１が動的安定姿勢で移動中に、車輪と接地面間の静止摩擦力の最大値を与えるモータトルクをＮｍａｘとする。図６最上欄のグラフのように、左右のモータ１４０へ互いに逆位相となるようにＮｍａｘを最大値、−Ｎｍａｘを最小値とするステップ上のトルクを与えたときの装置の動作を、走行可能な接地面で上記トルク与えた場合の動作と比較することで、接地面が動的安定姿勢で走行可能であるかを調べる。【００２６】
例えば、図６（ａ）のように、走行可能な接地面で前記モータトルクを与えた場合のモータ回転量θｌ，θｒを複数回観察した結果、それぞれθｍｉｎ  ＜  θｌ  ＜  θｍａｘ，−θｍａｘ  ＜  θｒ  ＜  −θｍｉｎを満たしたとする。そこで、走行可能か否かが不明な接地面に対し前記トルクをモータ１４０へ与えた時、もしモータ回転量が、θｍｉｎ  ＜  θｌ  ＜  θｍａｘ，−θｍａｘ  ＜  θｒ  ＜  −θｍｉｎを満たせば、その接地面は走行可能と判断する。【００２７】
一方、図６（ｂ）欄に示すように  θｌ  ＞  θｍａｘ、θｒ  ＜  −θｍａｘとなる場合は、走行可能な場合に比べモータ１４０が回転し過ぎている。この場合は、車輪が滑りやすい接地面だと判断できる。【００２８】
逆に図６（ｃ）欄に示すようにθｌ  ＜  θｍｉｎ、θｒ  ＞  −θｍｉｎとなる場合は、走行可能な場合に比べモータ１４０の回転が少ない。この場合は、車輪が滑らかに転がらない接地面だと判断できる。【００２９】
以上のように、前記トルクに対するモータ回転量が、θｍｉｎ  ＜  θｌ  ＜  θｍａｘ、−θｍａｘ  ＜  θｒ  ＜  −θｍｉｎを満たすか否かで、接地面が動的安定姿勢で走行可能か否かを判断可能である。あるいは、例えば駆動情報検出部１０４１として傾きセンサ１０を用いて、前記トルクを与えた際に傾きセンサ１０から得るヨー角が、走行可能な接地面の場合と同様に変化しているかを調べることによって接地面の走行可能性を判断することも可能である。あるいは，例えば前記検出部１０４１としてひずみセンサを用いて、前記トルクをモータ１４０へ与えた際に、車輪軸へかかるひずみを計測するなど、力学センサを利用しても走行可能性を判断可能である。【００３０】
左右逆位相にトルク与えるのは，旋回のみで前述の確認動作を行い、狭いスペースでも動作可能とするための工夫である。本実施例では、モータ１４０へ与えるトルクを図６のようなステップ状のパターンにしたが、移動可能な接地面上と移動不可能な接地面上において倒立振子型移動装置１の挙動に差が現れるパターンであればどのようなパターンでも良い。また、様々な強さのトルクをモータ１４０へ与え、車輪が滑り始めるトルクを把握することで、移動中にモータ１４０へ与えるトルクを、車輪が滑らないようにコントロールすることが可能である。また、最大静止摩擦力を把握して、車輪が滑らないように車輪への荷重をコントロールしたりすることも可能である。【００３１】
以上によって、特別なセンサや装置を追加することなく接地面が動的安定姿勢で走行可能であるかを確認し、動的安定姿勢からの転倒を低減可能な倒立振子型の移動装置を実現する。
【実施例２】
【００３２】
実施例２では、２足歩行型の移動装置を挙げる。まず始めに本実施例の二足歩行型移動装置２の特徴を述べ、詳細を後述する。【００３３】
二足歩行型移動装置２の側面図を図７に示す。二足歩行型移動装置２は左右１対の脚部２４を持ち，直立不動状態の（ａ）静的安定姿勢と、転倒しないようバランスを保ちながら歩行する（ｂ）動的安定姿勢の２種類の自立姿勢を持つ。動的安定姿勢で歩行中は、バランスを保つ様に制御するが、接地面が滑りやすい場合は足部２４７の裏面が滑って転倒する可能性がある。本実施例の二足歩行型移動装置２は、静的安定姿勢から動的安定姿勢へ移行する前に、能動的に脚部２４を開閉する方向へ力を加える接地面状態確認動作を行う。この接地面状態確認動作により、滑るかどうかを判断することで、接地面が動的安定姿勢での歩行が可能であるかを確認する。また、前記接地面確認動作は、装置起動直後や、環境が変わった際等に適宜行う事とし、歩行に支障の無い頻度で行う。【００３４】
以後、詳細を説明する。【００３５】
図８に二足歩行型移動装置２の構成を示す。（ａ）図は二足歩行型移動装置２の正面図である。（ｂ）図は二足歩行型移動装置２の側面図である。（ｃ）図は左足２４７ｌと右足２４７ｒの各裏面を示す図である。二足歩行型移動装置２は、変位装置１００４として２足歩行で移動するための脚部２４を具備する。脚部２４は、１対のｘ軸周り関節２４０、ｙ軸周り関節２４１、上腿部２４２、膝関節２４３、下腿部２４４、足首ｘ軸周り関節２４５、足首ｙ軸周り関節２４６、足部２４７（２４７ｌ、２４７ｒ）から成り立っている。各関節は駆動部１０４０である内蔵モータ２４９により駆動し、各内蔵モータ２４９には駆動情報検出部１０４１としてモータ回転量を検出するポテンショメータ２５０を具備する。
図９に二足歩行型移動装置２のシステム構成を示す。各関節の内蔵モータ２４９へ、制御装置１１が信号を送り回転制御する。ポテンショメータ２５０はモータ回転量を制御装置１１へ送ることで、制御装置１１は歩行時のバランス制御を行う。尚、図９では、内蔵モータ２４９及びポテンショメータ２５０は一つの関節分について示している。内蔵モータ２４９及びポテンショメータ２５０は脚部２４の中に関節の個数分設けられる。【００３６】
静的安定姿勢から動的安定姿勢への移行時のフローは実施例１の図５と同じである。【００３７】
接地面状態確認動作について図１０を用いて説明する。動的安定姿勢での歩行時に発生する足部２４７と接地面との間の静止摩擦力の最大値と等しい摩擦力を与える、上腿x軸周り関節２４０のトルクをＮｍａｘとする。図１０最上欄のグラフのように時間とともに変化するトルクを両脚の上腿x軸周り関節２４０に与え、脚部２４が開閉する方向（ｙ軸方向）へ力（Ｆ１ｌ，Ｆ１ｒ）を加える。脚部２４の開閉方向は、例えば、左の足部２４７ｌの裏面内の代表点Ｏｌを左足部２４７ｌの概略接地点（接地中心点）とし、右の足部２４７ｒの裏面内の代表点Ｏｒを右足部２４７ｒの概略接地点とした場合に、左右の概略接地点（Ｏｌ，Ｏｒ）同士の中点Ｏｃを基準に対称の方向とする。前記代表点Ｏｌ，Ｏｒは、例えば足部２４７の裏面形状の幾何的な重心位置などが適しているが、脚部開閉の際に移動装置が転倒しなければ他の位置でも差し支えない。代表点Ｏｌ，Ｏｒは左足２４７ｌと右足２４７ｒとで同じように設定する。また、加える力は、Ｆ２ｌ，Ｆ２ｒのようにして、左右の概略接地点（Ｏｌ，Ｏｒ）同士の中点Ｏｃを基準に対称の方向としてもよい。【００３８】
代表点（概略接地点）Ｏｌ，Ｏｒと左右の概略接地点（Ｏｌ，Ｏｒ）同士の中点Ｏｃとは、実施例１の左右の駆動輪１４２に対しても実施例２と同様に設定することができる。そして、実施例１においては、左右の駆動輪１４２と接地面との摩擦力が中点Ｏｃを基準に点対称となる方向に生じるように、モータトルクを発生させる。【００３９】
概略接地点（接地中心点）が理想的に設定された場合、二足歩行型移動装置２（実施例１における倒立振子型移動装置１）は実質的に位置を変えることなく、向きを変える或いは上下方向に変位するなどして、その場で接地面状態確認動作を行うことができる。【００４０】
この時、接地面が滑ることなく歩行可能であれば、脚部２４の動きは足部２４７と床面との摩擦力によって妨げられる。このため、前記関節の回転量は変化しないか、図１０（ａ）欄のようにわずかに滑りながらもバランスを維持できる角度範囲0 <  θｌ  ＜  θｍａｘ、−θｍａｘ  ＜  θｒ  < 0に収まる。しかし接地面が滑りやすい場合は、足部２４７が大きく滑って変位する。このため、前記関節の回転量は図１０（ｂ）欄のように前記角度範囲を超えて変化する。よって、脚部２４へ能動的に力を加え、前記関節が回転するかを調べることで、接地面が動的安定姿勢で歩行可能か否かを判断可能となる。【００４１】
また、接地面の走行可能性を判断するために、駆動情報検出部１０４１として力学センサ等を用いて、前記トルクをモータへ加えた時の、上腿ｘ軸周り関節２４０や足首関節の負荷トルク、回転速度を調べてもよい。或いは、前記検出部１０４１としてひずみゲージを用いて、上腿部２４２や下腿部２４４のひずみを調べたりすることでも接地面の走行可能性を判断可能である。【００４２】
また、図１０最上欄の様に、脚部２４を広げるような方向へトルクを加えることで、足部２４７が滑った時の前後左右の移動を少なくすることができる。【００４３】
本実施例では、前記関節２４５へ与えるトルクを図１０のような台形状のパターンにしたが、移動可能な接地面上と移動不可能な接地面上において二足歩行型移動装置２の挙動に差が現れるパターンであればどのようなパターンでも良い。また、足部２４７が滑り始めた時のトルクから足部２４７と接地面間の最大静止摩擦力を計算することで、歩行時の脚部繰り出し加速度、接地角度を、前記最大静止摩擦力以内に抑えるよう制御することができる。また、足部２４７の接地部分を変形して静止摩擦力を増やしたりすることで転倒を防ぐことも可能である。【００４４】
以上によって、特別なセンサや装置を追加することなく、接地面が動的安定姿勢で歩行可能であるかを確認することで転倒を低減可能な２足歩行型の移動装置を実現する。【００４５】
なお、本発明は上記した各実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。【００４６】
また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｄｒｉｖｅ）等の記録装置、または、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に置くことができる。【００４７】
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
【符号の説明】
【００４８】
１０００  移動装置，  １００１  制御装置，  １００２  情報入出力装置，  １００３  動力源供給装置，  １００４  変位装置，  １０１１  運動制御部，  １０１２  情報記憶部，  １０１３  接地面状態確認部，  １０４０  駆動部，  １０４１  駆動情報検出部，  １０４２  接地部，  １０４３  姿勢制御部，  １１００  姿勢認識装置，  １  倒立振子型移動装置，  １０  傾きセンサ，  １１  制御装置，  １２  補助輪昇降装置，  １３  バッテリ，  １４  走行装置，  １４０  モータ，  １４１  エンコーダ，  １４２  駆動輪，  １４３  補助輪，  ２  二足歩行型移動装置，  ２４  脚部，  ２４０  上腿ｘ軸周り関節，  ２４１  上腿ｙ軸周り関節，  ２４２  上腿部，  ２４３  膝関節，  ２４４  下腿部，  ２４５  足首ｘ軸周り関節、  ２４６  足首ｙ軸周り関節，  ２４７  足部
【図１】
2014068759.tif 000003
【図２】
2014068759.tif 000004
【図３】
2014068759.tif 000005
【図４】
2014068759.tif 000006
【図５】
2014068759.tif 000007
【図６】
2014068759.tif 000008
【図７】
2014068759.tif 000009
【図８】
2014068759.tif 000010
【図９】
2014068759.tif 000011
【図１０】
2014068759.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成28年2月24日(2016.2.24)
【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】
接地面に対して自身の位置を変位する変位装置と、自身が目標地点へ移動できるよう前記変位装置を制御する制御装置とを備え、自立に制御を必要としない静的安定姿勢と、自立に制御を必要とする動的安定姿勢との少なくとも２種類の自立姿勢を持つ移動装置において、
前記静的安定姿勢から前記動的安定姿勢へ移行する際に、能動的に接地面に対する自身の接地部へ力を加える接地面状態確認動作によって、接地面が動的安定姿勢で自立可能であることを確認した後に、動的安定姿勢へ移行し、
前記接地面状態確認動作では、確認対象である接地面の上で、時間とともに変化する所定パターンの力を前記接地部へ加えた場合の移動装置の挙動を、動的安定姿勢で移動可能な接地面上で前記所定パターンの力を前記接地部へ加えた場合の挙動と比較することで、前記確認対象の接地面が動的安定姿勢で自立可能であるかを判断することを特徴とする移動装置。
【請求項２】
請求項１に記載の移動装置において、
前記変位装置は、車輪又は脚のいずれかを移動手段として、１対の移動手段を備え、
前記１対の移動手段のそれぞれの接地面内に含まれる代表点を概略接地点としたとき、接地面状態確認動作で、前記１対の移動手段に設定される２つの概略接地点間の中心点を基準に点対象、又は前記２つの概略接地点を結ぶ線分の垂直２等分線を基準に線対象になるように、前記１対の移動手段へ力を加えることを特徴とする移動装置。
【請求項３】
請求項２に記載の移動装置において、
前記移動手段として車輪を備え、前記接地面状態確認動作で、１対の車輪を逆位相に回転することを特徴とする移動装置。
【請求項４】
請求項２に記載の移動装置において、
前記移動手段として脚を備え、前記接地面状態確認動作で、１対の脚に対し、脚を左右へ開閉する方向へ力を与えることを特徴とする移動装置。
【請求項５】
請求項１又は２に記載の移動装置において、
前記接地面状態確認動作によって接地面が動的安定姿勢で自立不可能と判断した場合、静的安定姿勢を保ったまま任意の位置へ移動し、再度接地面状態確認動作を行うことを特徴とする移動装置。
【請求項６】
請求項１又は２に記載の移動装置において、
前記接地面状態確認動作によって接地面が動的安定姿勢で自立不可能と判断した場合、静的安定姿勢を保ったまま警告音を発して周囲へ動的安定姿勢での自立が不可能なことを知らせることを特徴とする移動装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明の移動装置は、自立に制御を必要としない静的安定姿勢から、自立に制御を必要とする動的安定姿勢へ移行する際、能動的に移動装置の接地部へ力を加える接地面状態確認動作によって、接地面が動的安定姿勢での自立可能な条件を満たすことを確認した後に、動的安定姿勢へ移行し、接地面状態確認動作では、確認対象である接地面の上で、時間とともに変化する所定パターンの力を接地部へ加えた場合の移動装置の挙動を、動的安定姿勢で移動可能な接地面上で前記所定パターンの力を接地部へ加えた場合の挙動と比較することで、確認対象の接地面が動的安定姿勢で自立可能であるかを判断することを特徴とする。
【国際調査報告】
2014068759.tif 000013
2014068759.tif 000014
2014068759.tif 000015