【手続補正書】
【提出日】平成27年3月13日(2015.3.13)
【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】
外部撹乱に反応して人型ロボットを制御するためのコンピュータ実行型の方
法であって、
前記ロボットは、非水平地面の第１の斜面を有する第１区域上で、かつ前記非水平地面の第２の斜面を有する第２区域にまで踏み出せる範囲内に立ち、
前記方法は、ロボット制御装置が、
前記人型ロボットの状態情報を受信する受信ステップと、
前記非水平地面の第１区域あるいは前記非水平地面の第２区域のどちらに着地するかを決定し、
前記人型ロボット並びに前記第１の斜面および前記第２の斜面の状態情報に基いて、
前記人型ロボットがその位置にまで足を動かせばバランスを維持するような位置を含む、前記非水平地面の第１区域あるいは前記非水平地面の第２区域のどちらかである前記ロボットの足の予測着地位置を決定する位置決定ステップと、
前記予測着地位置が所定の領域内である場合、
前記外部撹乱に反応して、前記人型ロボットを、制御して、足の踏み出しを用いずに姿勢を変えさせることで、バランスを維持する第１バランス維持ステップと、
前記予測着地位置が前記所定の領域外である場合、
前記外部撹乱に反応して、前記人型ロボットを、制御して、前記予測着地位置まで足を動かして降ろさせることで、バランスを維持する第２バランス維持ステップと、
を実行することを特徴とする方法。
【請求項２】
前記位置決定ステップは、
前記人型ロボットを、同じ長さの第１の足と第２の足を表すリムなし車輪モデルとしてモデル化するステップを含み、
前記リムなし車輪モデルは、
前記人型ロボットの質量中心に対応する点質量と、
前記人型ロボットの第１の足に対応する第１のスポークと、
前記人型ロボットの第２の足に対応する第２のスポークと、を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記位置決定ステップは、
前記リムなし車輪モデルが存在する平面を決定するステップと、
前記リムなし車輪モデル用のアンカー点を決定するステップと、
力学モデルを適用し、前記アンカー点まわりの前記平面を用いて、前記リムなし車輪の動きをモデル化するステップと、
前記モデル化した動きを用いて、前記着地位置を、前記点質量が前記着地位置の上に位置することで前記リムなし車輪モデルが停止する地面上の点として決定するステップと、を備える
ことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記第１バランス維持ステップは、
前記状態情報に基いて、前記人型ロボットの目標線形運動量変化率と目標角
運動量変化率とを決定するステップと、
バランス維持のために、前記目標線形運動量変化率、前記目標角運動量変化
率、および、前記人型ロボットの物理的制約に基いて、許容線形運動量変化率
と、許容角運動量変化率と、を決定するとともに、前記目標線形運動量変化率
を、前記目標角運動量変化率よりも優先させてそのままにすることを決定する
ステップと、
前記許容線形運動量変化率と、前記許容角運動量変化率とを実現するために
複数の関節トルクを指示する制御出力情報を生成するステップと、
前記制御出力情報を、複数の関節トルクによって前記人型ロボットを動かす
複数の関節アクチュエータに出力するステップと、を備える
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記第２バランス維持ステップは、
前記予測着地位置までの足の踏み出しを実現するために、
前記状態情報に基いて、前記人型ロボットの目標線形運動量変化率と目標角運動量変化率とを決定するステップと、
バランス維持のために、前記目標線形運動量変化率、前記目標角運動量変化率、および、前記人型ロボットの物理的制約に基いて、許容線形運動量変化率と、許容角運動量変化率と、を決定するとともに、前記目標角運動量変化率を、前記目標線形運動量変化率よりも優先させてそのままにすることを決定するステップと、
前記許容線形運動量変化率と、前記許容角運動量変化率とを実現するために複数の関節トルクを指示する制御出力情報を生成するステップと、
前記制御出力情報を、複数の関節トルクによって前記人型ロボットを動かす複数の関節アクチュエータに出力するステップと、を備える
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記ロボット制御装置が実行する、
前記人型ロボットの質量点の中心の軌跡を決定するステップと、
前記予測着地位置までの足の踏み出しを実行する前記人型ロボットの振り足の軌跡を決定するステップと、をさらに備える
ことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
外部撹乱に反応して人型ロボットを制御するためのコンピュータのプログラム命令を記憶する非一時的でコンピュータに読み取り可能な記憶媒体であって、
前記ロボットは、非水平地面の第１の斜面を有する第１区域上で、かつ前記非水平地面の第２の斜面を有する第２区域にまで踏み出せる範囲内に立ち、プロセッサによって実行されるときに、前記プログラム命令は、
前記人型ロボットの状態情報を受信する受信ステップと、
前記非水平地面の第１区域あるいは前記非水平地面の第２区域のどちらに着地するかを決定し、
前記人型ロボット並びに前記第１の斜面および前記第２の斜面の状態情報に基いて、前記人型ロボットがその位置にまで足を動かして降ろせばバランスを維持するような位置を含む、前記非水平地面の第１区域あるいは前記非水平地面の第２区域のどちらかである前記ロボットの予測着地位置を決定する位置決定ステップと、
前記予測着地位置が所定の領域内である場合、
前記外部撹乱に反応して、前記人型ロボットを、制御して、足の踏み出しを用いずに姿勢を変えさせることで、バランスを維持する第１バランス維持ステップと、
前記予測着地位置が前記所定の領域外である場合、
前記外部撹乱に反応して、前記人型ロボットを、制御して、前記予測着地位置まで足を動かして降ろさせることで、バランスを維持する第２バランス維持ステップと、
を前記プロセッサに実行させることを特徴とする記憶媒体。
【請求項８】
前記位置決定ステップは、
前記人型ロボットを、同じ長さの第１の足と第２の足を表すリムなし車輪モデルとしてモデル化するステップを含み、
前記リムなし車輪モデルは、
前記人型ロボットの質量中心に対応する点質量と、
前記人型ロボットの第１の足に対応する第１のスポークと、
前記人型ロボットの第２の足に対応する第２のスポークと、を有する
ことを特徴とする請求項７に記載の記憶媒体。
【請求項９】
前記位置決定ステップは、
前記リムなし車輪モデルが存在する平面を決定するステップと、
前記リムなし車輪モデル用のアンカー点を決定するステップと、
力学モデルを適用し、前記アンカー点まわりの前記平面を用いて、前記リムなし車輪の動きをモデル化するステップと、
前記モデル化した動きを用いて、前記着地位置を、前記点質量が前記着地位置の上に位置することで前記リムなし車輪モデルが停止する地面上の点として決定するステップと、を備える
ことを特徴とする請求項８に記載の記憶媒体。
【請求項１０】
前記第１バランス維持ステップは、
前記状態情報に基いて、前記人型ロボットの目標線形運動量変化率と目標角
運動量変化率とを決定するステップと、
バランス維持のために、前記目標線形運動量変化率、前記目標角運動量変化
率、および、前記人型ロボットの物理的制約に基いて、許容線形運動量変化率
と、許容角運動量変化率と、を決定するとともに、前記目標線形運動量変化率
を、前記目標角運動量変化率よりも優先させてそのままにすることを決定する
ステップと、
前記許容線形運動量変化率と、前記許容角運動量変化率とを実現するために
複数の関節トルクを指示する制御出力情報を生成するステップと、
前記制御出力情報を、複数の関節トルクによって前記人型ロボットを動かす
複数の関節アクチュエータに出力するステップと、を備える
ことを特徴とする請求項７に記載の記憶媒体。
【請求項１１】
前記第２バランス維持ステップは、
前記予測着地位置までの足の踏み出しを実現するために、前記状態情報に基
いて、前記人型ロボットの目標線形運動量変化率と目標角運動量変化率とを決
定するステップと、
バランス維持のために、前記目標線形運動量変化率、前記目標角運動量変化
率、および、前記人型ロボットの物理的制約に基いて、許容線形運動量変化率
と、許容角運動量変化率と、を決定するとともに、前記目標角運動量変化率を、
前記目標線形運動量変化率よりも優先させてそのままにすることを決定するス
テップと、
前記許容線形運動量変化率と、前記許容角運動量変化率とを実現するために
に複数の関節トルクを指示する制御出力情報を生成するステップと、
前記制御出力情報を、複数の関節トルクによって前記人型ロボットを動かす
複数の関節アクチュエータに出力するステップと、を備える
ことを特徴とする請求項７に記載の記憶媒体。
【請求項１２】
前記ロボット制御装置が実行する、
前記人型ロボットの質量点の中心の軌跡を決定するステップと、
前記予測着地位置までの足の踏み出しを実行する前記人型ロボットの振り足
の軌跡を決定するステップと、をさらに備える
ことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
外部撹乱に反応して人型ロボットのために非水平地面上の着地位置を決定
する方法であって、前記方法は、
前記人型ロボットを、前記人型ロボットの質量中心に対応する点質量と、前
記人型ロボットの第１の足に対応する第１のスポークと、前記人型ロボットの
第２の足に対応する第２のスポークと、を有するリムなし車輪モデルとしてモ
デル化するステップと、
前記非水平地面上に射影された前記人型ロボットの質量中心の方向に基い
て、前記リムなし車輪モデルが存在する平面を決定するステップと、
前記人型ロボットの圧力中心に基いて、前記リムなし車輪モデル用のアンカ
ー点を決定するステップと、
力学モデルを適用し、前記アンカー点まわりの前記平面を用いて、前記リム
なし車輪の動きをモデル化するモデル化ステップと、
前記モデル化した動きに基いて、足を動かして降ろす先として、第１の斜面
を有する前記非水平地面の第１区域と、第２の斜面を有する前記非水平地面の第２区域と、のいずれかを選択するステップと、
前記モデル化した動きの実行後に前記リムなし車輪モデルの点質量がその上
で静止することになるような前記非水平地面の選択された区域における前記着
地位置を決定する位置決定ステップと、
を備えることを特徴とする方法。
【請求項１４】
前記位置決定ステップは、
前記人型ロボットの物理的な制約に基いて、着地位置の可能な範囲を決定す
るステップと、
前記可能な範囲内で、前記着地位置を決定するステップと、を備える
ことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記着地位置までの足の踏み出しを実現するように、前記人型ロボットの足
角度を決定するステップと、
前記着地位置までの足の踏み出しを完了するための時間長を決定するステッ
プと、を備える
ことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記モデル化ステップは、
倒立振り子として前記人型ロボットをモデル化する第１のモデルを適用し、
振り足を動かしている間、前記人型ロボットが支持足でバランスを保つ足の踏
み出し動作である第１段階をモデル化するステップと、
前記振り足と前記非水平な地面の間での瞬間的な衝突をモデル化する第２の
モデルを適用し、前記振り足が前記非水平な地面に衝突する足の踏み出し動作
である第２段階をモデル化するステップと、を備える
ことを特徴とする請求項１３に記載の方法。