(57)【要約】【課題】実験やシミュレーションによる試行錯誤的なパターン生成作業や、ハードディスクなどの大容量記録媒体を必要とせず、倒立振子モデルより得られた数式を用いて安定した歩容をオンライン生成することができる二足歩行ロボットの歩容生成装置を提供する。【解決手段】歩容生成装置１００は二足歩行ロボットが１歩歩く度に歩行速度指令を確認し、今回の歩行速度指令が前回の歩行速度指令と同じであれば定常速度歩容を生成し、前回の歩行速度指令と異なれば２歩先の軸足切り替え時に今回の歩行速度指令での定常歩容となる過渡歩容を生成する。【選択図】図１
2008080418.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二足の脚構造と、前記脚構造を動作させる複数のアクチュエータと、
前記アクチュエータを動作させるアクチュエータ制御器と、
歩行速度指令を含んだ歩行指令に従い前記脚構造の歩容を生成する歩容生成装置とを備えた二足歩行ロボットの制御装置において、
前記歩容生成装置は前記二足歩行ロボットが１歩歩く度に前記歩行速度指令を確認し、今回の歩行速度指令が前回の歩行速度指令と同じであれば定常速度歩容を生成し、前回の歩行速度指令と異なれば２歩先の軸足切り替え時に今回の歩行速度指令での定常歩容となる過渡歩容を生成することを特徴とする二足歩行ロボットの制御装置。
【請求項２】
前記二足歩行ロボットの制御装置は、前記アクチュエータの位置、速度、力、電流のうち少なくとも１つのアクチュエータ状態量を検出するアクチュエータセンサを備えたことを特徴とする請求項１記載の二足歩行ロボットの制御装置。
【請求項３】
前記二足歩行ロボットの制御装置は、前記脚構造の姿勢、前記脚構造に作用する外力、前記脚構造の環境情報のうち少なくとも１つの状態量を検出するセンサを備えたことを特徴とする請求項１記載の二足歩行ロボットの制御装置。
【請求項４】
前記二足歩行ロボットの制御装置は、前記歩容生成装置が生成した歩容と前記センサの検出結果とを元に前記歩容を修正する安定化制御器と、
前記修正歩容を元に前記アクチュエータに対する指令を生成するアクチュエータ指令生成装置とを備え、
前記アクチュエータ制御器は、前記アクチュエータ指令と前記アクチュエータセンサの検出結果とを元に前記アクチュエータを動作させることを特徴とする請求項１記載の二足歩行ロボットの制御装置。
【請求項５】
前記歩容生成装置は、前記二足のうち遊脚を着地すると同時にもう一方の軸足を離床し、前記二足のうち片足が常に床面に接触する歩容を生成することを特徴とする請求項１記載の二足歩行ロボットの制御装置。
【請求項６】
前記歩容生成装置は、前記定常速度歩容では歩行周期を固定とし、前記過渡歩容では、第ｎ歩目（ｎは自然数）の所望の初期位置、初期速度、終端速度を用いて、ｎ歩目から（ｎ＋１）歩目の切り替えタイミングおよび横方向の着地位置を決定することを特徴とする請求項１記載の二足歩行ロボットの制御装置。
【請求項７】
前記歩容生成装置は、前記二足歩行ロボットの重心の床面からの高さを一定に保つ歩容を生成することを特徴とする請求項１記載の二足歩行ロボットの制御装置。
【請求項８】
前記歩容生成装置は、倒立振子モデルから解析的に与えられる数式を用いて歩容を生成することを特徴とする請求項１記載の二足歩行ロボットの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二足歩行ロボットの制御装置に関し、特に歩行速度指令通りの歩容をリアルタイムに生成する制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の二足歩行ロボットのリアルタイム歩容生成装置は、あらかじめ動力学シミュレーションや実験により様々なパターンの安定な歩容を試行錯誤的に作成し、ロボットに搭載したハードディスクなどの記録媒体の中にデータベースとして保存しておき、それらを組み合わせることにより歩容を生成している（例えば、特許文献１参照）。
以下では、図６を用いて従来の二足歩行ロボットの制御装置の全体構成を説明する。図６において、１００は歩容生成装置であり、上位コンピュータまたは操作者から歩行指令を受け取り、歩行指令の要求を満たすように歩容を生成する。本従来例では、歩行指令とは要求される歩幅と旋回角の組であり、歩容とは上体位置姿勢軌道、足平位置姿勢軌道、ＺＭＰ軌道の組である。
１０１は安定化制御器であり、予測しなかった外乱により歩行ロボットが転倒するのを防ぐため、各種センサ６８からの各種センサ情報を用いて歩容生成装置１００が生成した歩容を修正する。各種センサ６８はアクチュエータおよび脚構造の各種状態量を検出して安定化制御器１０１にフィードバックする。各種状態量とは具体的に二足歩行ロボットの上体の傾き、向き、またはそれらの速度、足裏に受ける圧力などであり、それらを検出する各種センサとしては、傾斜センサ、ジャイロセンサ、加速度センサ、地磁気センサ、圧力センサ、６軸力センサ、カメラなどが用いられる例が多い。また、こうした各種センサにより床面の傾斜や凹凸、壁のような障害物の位置や形状といった環境情報も得ることができる。
１０２はアクチュエータ指令生成器であり、安定化制御器１０１が生成した修正歩容を、逆キネマティクス演算により各関節のアクチュエータ指令に変換する。
６５はアクチュエータ制御器であり、アクチュエータセンサ６７からのアクチュエータセンサ情報を用いて、アクチュエータ指令生成器１０２が生成したアクチュエータ指令どおりの位置にアクチュエータを動作させるようにアクチュエータ操作量を変化させる。
アクチュエータセンサ６７は、アクチュエータの状態量を検出し、アクチュエータ制御器６５へフィードバックする。具体的には、関節のアクチュエータとしてはサーボモータが使用される例が多く、その場合のアクチュエータ指令とはサーボモータの回転量をあらわす位置指令であり、アクチュエータ状態量とはサーボモータの回転量である。ロボットの関節の角度とサーボモータの回転量は一対一に対応する。アクチュエータセンサ情報とはサーボモータに取り付けられたエンコーダの信号である。アクチュエータおよび脚構造６６が動作した結果、各種状態量が変化する。
６６はアクチュエータおよび脚構造であり、アクチュエータ制御器６５によって操作されるアクチュエータと脚構造である。脚構造は地面等と接触することにより二足歩行ロボットを移動させる力を発生する。
【０００３】
続いて図７を用いて前述の歩容生成装置１００の構成をより詳細に説明する。図７において、１００は歩容生成装置、１０１は安定化制御器、１０２はアクチュエータ指令生成器であり、図６で説明したものと同じである。
歩容生成装置１００の内部動作をより詳しく説明すると、１１１は標準歩容の集合である。標準歩容とは、あらかじめ動力学シミュレーションや試行錯誤的な実験や数式モデルを用いた解析的な手法により、オフラインで求められた安定な歩容の集合をデータベースとして保存したものである。離散的な複数の歩幅と旋回角に対して、それを実現する歩容のパターンを標準歩容としてマトリックス状に保有している。歩幅と旋回角が指令として与えられた場合、これらの標準歩容の中から最も近いものを１つ選択すれば指令に近い歩容を生成することはできるが、指令に近い歩容を生成するためにはマトリックスの間隔を狭める必要があり、データ量が増加する。
【０００４】
本従来技術では、指令として要求される項目は歩幅と旋回角の２つであるが、将来さらに項目が拡張され３つ以上となった場合にはさらにデータ量は膨大になる。この問題を解決するため、本従来技術では、標準歩容を組み合わせてマトリックスの間を補完した混合歩容を生成している。１１２は歩容混合器であり、歩行指令として与えられた歩幅と旋回角を実現する歩容を生成するために、標準歩容の集合１１１から３つの標準歩容を選び出し、それらを識別する番号と歩容混合の重みを生成する。
３つの標準歩容とは、（１）歩行指令として与えられた歩幅と旋回角に最も近い標準歩容であるベース歩容と、（２）ベース歩容と歩幅のみが異なる標準歩容と、（３）ベース歩容と旋回角のみが異なる標準歩容の３つである。歩幅のみが異なる標準歩容は、その歩幅とベース歩容の歩幅との間に指令の歩幅が存在するように選ばれる。同様に旋回角のみが異なる標準歩容は、その旋回角とベース歩容の旋回角との間に指令の旋回角が存在するように選ばれる。
前述のように歩容混合器１１２は選んだ３つの標準歩容を線形補完するための重みを算出する。さらに運動パラメータとＺＭＰパラメータも生成する。
１１４は上体水平位置発生器であり、歩容混合器１１２が生成した標準歩容の番号と歩容混合の重みを元に標準歩容の集合１１１から上体水平位置の時系列データを組み合わせて上体水平位置姿勢の瞬時値を算出する。
上体水平位置発生器１１４での具体的処理については、特許文献２に述べられている技術を用いて実現できる。１１５は足平軌道生成器であり、歩容混合器１１２が生成した運動パラメータから足平位置姿勢の瞬時値を算出する。足平軌道発生器１１５での具体的処理については、特許文献２や特許文献３に述べられている技術を用いて実現できる。１１６は上体高さ決定器であり、歩容混合器１１２が生成した運動パラメータから上体高さの瞬時値を算出する。上体高さ決定器１１６の具体的処理については、特許文献４に述べられている技術を用いて実現できる。１１７はＺＭＰ生成器であり、歩容混合器１１２が生成したＺＭＰパラメータからＺＭＰ軌道を生成する。１１８はタイマであり、歩容混合器１１２に切り替えのタイミングを与え、さらに混合歩容瞬時値発生器１１３に時刻のパラメータを与えている。
【０００５】
このように、従来の二足歩行ロボットの歩容生成装置は、あらかじめ動力学シミュレーションや実験により様々なパターンの安定な歩容を試行錯誤的に作成し、ロボットに搭載したハードディスクなどの記録媒体の中にデータベースとして保存しておき、それらを組み合わせることにより歩容を生成するのである。
【特許文献１】特許第３６５８１４７号公報（第３１頁、図３）
【特許文献２】特許第３２３３４５０号公報
【特許文献３】特許第３２７３４４３号公報
【特許文献４】特許第３６６３０３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の二足歩行ロボットの歩容生成装置は、あらかじめ動力学シミュレーションや実験により様々なパターンの安定な歩容を試行錯誤的に作成し、ロボットに搭載したハードディスクなどの記録媒体の中にデータベースとして保存しておき、それらを組み合わせることにより歩容を生成していた。元となる歩容は、ロボットの設計が変更されるたびにそれぞれのロボット専用の歩容を人間が算出しなければならず、試行錯誤の実験やシミュレーションに多くの時間と手間がかかるという問題があった。また、元となる歩容を数多く記憶させておくために大容量のハードディスクなどの記憶装置が必要で、コストが高くなるなどの問題もあった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、実験やシミュレーションによる試行錯誤的なパターン生成作業や、ハードディスクなどの大容量記録媒体を必要とせず、倒立振子モデルより得られた数式を用いて安定した歩容をオンライン生成することができる二足歩行ロボットの歩容生成装置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】
【０００７】
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
請求項１に記載の発明は、二足の脚構造と、前記脚構造を動作させる複数のアクチュエータと、前記アクチュエータを動作させるアクチュエータ制御器と、歩行速度指令を含んだ歩行指令に従い前記脚構造の歩容を生成する歩容生成装置とを備えた二足歩行ロボットの制御装置において、前記歩容生成装置は前記二足歩行ロボットが１歩歩く度に前記歩行速度指令を確認し、今回の歩行速度指令が前回の歩行速度指令と同じであれば定常速度歩容を生成し、前回の歩行速度指令と異なれば２歩先の軸足切り替え時に今回の歩行速度指令での定常歩容となる過渡歩容を生成することを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、前記二足歩行ロボットの制御装置は、前記アクチュエータの位置、速度、力、電流のうち少なくとも１つのアクチュエータ状態量を検出するアクチュエータセンサを備えたことを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、前記二足歩行ロボットの制御装置は、前記脚構造の姿勢、前記脚構造に作用する外力、前記脚構造の環境情報のうち少なくとも１つの状態量を検出するセンサを備えたことを特徴とする。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、前記二足歩行ロボットの制御装置は、前記歩容生成装置が生成した歩容と前記センサの検出結果とを元に前記歩容を修正する安定化制御器と、前記修正歩容を元に前記アクチュエータに対する指令を生成するアクチュエータ指令生成装置とを備え、前記アクチュエータ制御器は、前記アクチュエータ指令と前記アクチュエータセンサの検出結果とを元に前記アクチュエータを動作させることを特徴とする。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、前記歩容生成装置は、前記二足のうち遊脚を着地すると同時にもう一方の軸足を離床し、前記二足のうち片足が常に床面に接触する歩容を生成することを特徴とする。
【００１２】
請求項６に記載の発明は、前記歩容生成装置は、前記定常速度歩容では歩行周期を固定とし、前記過渡歩容では、第ｎ歩目（ｎは自然数）の所望の初期位置、初期速度、終端速度を用いて、ｎ歩目から（ｎ＋１）歩目の切り替えタイミングおよび横方向の着地位置を決定することを特徴とする。
【００１３】
請求項７に記載の発明は、前記歩容生成装置は、前記二足歩行ロボットの重心の床面からの高さを一定に保つ歩容を生成することを特徴とする。
【００１４】
請求項８に記載の発明は、前記歩容生成装置は、倒立振子モデルから解析的に与えられる数式を用いて歩容を生成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１乃至４に記載の発明によると、歩行速度指令が変化したときでも二足歩行が不安定にならず、指令通りの適切な歩容を生成することができる。
また、請求項５乃至７に記載の発明によると、歩行が不安定にならない適切な歩容を容易に生成することができる。
また、請求項８に記載の発明によると、実験やシミュレーションによる試行錯誤的なパターン生成作業やハードディスクなどの大容量記録媒体を必要とすることなく、歩容をオンライン生成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【実施例１】
【００１７】
本発明の二足歩行ロボットの制御装置（歩容生成装置）は、従来と同じく図６のように構成された制御装置のうち、特に歩容生成装置１００に関するものである。二足歩行ロボットを安定に歩行させるためには、フィードフォワード的に転倒しにくい歩容（歩行パターン）を与える歩容生成装置１００と、外乱などによって二足歩行ロボットの体が傾いたときセンサ情報をもとにフィードバック的に姿勢を立て直す安定化制御器１０１の２つが必要である。本発明の歩容生成装置を、さらに安定化制御器と組み合わせることで予測が困難な外乱に対する安定性を向上させることができる。
【００１８】
本発明の歩容生成装置で生成される歩行パターンは、常に片脚のみで支持しており、軸足が地面から離れると同時に次の足を着地するものとする。片脚支持状態の二足歩行ロボットを図２のような倒立振子モデルで表す。脚は質量を持たず、質量は重心の１点に集中しているとする。二足歩行ロボットの股関節と足首との間の長さは可変であり、重心の高さを一定値Hに保ちつつ水平に運動するものとする。そのためには、脚を伸縮させる力ｆを次の式（１）のようにすればよい。
【００１９】
【数１】
2008080418.tif 000003
【００２０】
図２では、二足歩行ロボットの進行方向をｘ軸、右横方向をｙ軸、鉛直上方向をｚ軸とする。進行方向（ｘ軸方向）の運動方程式は次の式（２）で表される。
【００２１】
【数２】
2008080418.tif 000004
【００２２】
ただし、式（２）中のｘＺＭＰはゼロモーメントポイント(ＺＭＰ)のｘ座標であり、歩容生成装置内の演算では、支持脚着地位置の中央と考えてよい。式（２）はＺＭＰ方程式と呼ばれ、重心位置、重心加速度、着地位置がこの関係を満たしていないと胴体にモーメントが生じ、二足歩行ロボットは転倒する。式（２）を解くと次のようになる。ｔは時間を表す。
【００２３】
【数３】
2008080418.tif 000005
【００２４】
ここで、式（３）中のＣ１ｘ、Ｃ２ｘは積分定数であり、初期位置、初期速度、終端位置、終端速度のうち２つを決定することで一意に決まる。言い換えれば、これらのうち２つしか任意に指定することはできない。
同様に横方向（ｙ軸方向）について、以下の式（４）が成り立つ。
【００２５】
【数４】
2008080418.tif 000006
【００２６】
以上のことを用いて、定常歩行時の歩容生成方法を説明する。
第ｎ歩目（ｎは自然数）の着地時刻をｔ＝０、第（ｎ＋１）歩目の着地時刻をｔ＝Ｔとする。ｔ＝０での重心位置をｘ０とする。ｘ軸方向すなわち前方向について、定常状態では軸足切り替え時の進行方向速度が等しいという条件を与える。
【００２７】
【数５】
2008080418.tif 000007
【００２８】
このときＣ１ｘ、Ｃ２ｘは、
【００２９】
【数６】
2008080418.tif 000008
【００３０】
となり、 ｘＣＯＧは、
【００３１】
【数７】
2008080418.tif 000009
【００３２】
となっている。ただし、式（７）のｘｓｔｒｉｄｅは歩幅を表し、
【００３３】
【数８】
2008080418.tif 000010
【００３４】
である。歩数と着地点と重心位置の関係を図示すると図３のようになる。
一方、歩行速度指令をｖｒｅｆとすると、
【００３５】
【数９】
2008080418.tif 000011
【００３６】
となっていなければならない。式（８）、式（９）より、式（６）は次のように表せる。
【００３７】
【数１０】
2008080418.tif 000012
【００３８】
速度指令が与えられたとき、式（１０）によりＣ１ｘ、Ｃ２ｘを求め、式（３）に代入すれば定常状態でのｎ歩目の進行方向重心軌道を求めることができる。
【００３９】
ｙ軸方向すなわち横方向については、定常状態では切り替え時の重心位置が等しく、速度が逆という条件を満たす必要がある。この条件を式で表すと次のようになる。
【００４０】
【数１１】
2008080418.tif 000013
【００４１】
このときＣ１ｙ、Ｃ２ｙは、
【００４２】
【数１２】
2008080418.tif 000014
【００４３】
となり、横方向の着地位置ｙＺＭＰを指定しておき、式（１２）によりＣ１ｙ、Ｃ２ｙを求め、式（４）に代入すれば定常状態でのｎ歩目の横方向重心軌道を求めることができる。
定常状態での重心軌道と切換時速度は図４のようになる。
【００４４】
次に、過渡状態での歩容生成方法を説明する。（ｎ−１）歩目の動作中に受け取った速度指令が前回の速度指令と異なる場合には、ｎ歩目の着地時までは（ｎ−１）歩目の定常動作を行い、（ｎ＋１）歩目の着地時に新しい速度指令から求めた定常動作になるようにｎ歩目の動作を生成する。その方法を以下に述べる。
式（４）でｔ＝０とおくと
【００４５】
【数１３】
2008080418.tif 000015
【００４６】
定常状態での切り替え時速度は、速度指令ｖｒｅｆから式（１０）によりＣ１ｘ、Ｃ２ｘを求め、式（１３）に代入すれば求められる。速度指令が変化したときには、前回の速度指令から（ｎ−１）歩目までの切り替え時速度
【００４７】
【数１４】
2008080418.tif 000016
【００４８】
が求められる。（ｎ−１）歩目からｎ歩目への切り替えタイミングを通常通りとすると、ｎ歩目の初期速度
【００４９】
【数１５】
2008080418.tif 000017
【００５０】
と初期位置ｘｎは以下のように決まる。
【００５１】
【数１６】
2008080418.tif 000018
【００５２】
また、新しい速度指令から（ｎ＋１）歩目以降の速度指令切り替え時速度
【００５３】
【数１７】
2008080418.tif 000019
【００５４】
が求められる。ｎ歩目の終端速度は
【００５５】
【数１８】
2008080418.tif 000020
【００５６】
である。
前述のように、式（３）を用いた場合、初期位置ｘｎ、初期速度
【００５７】
【数１９】
2008080418.tif 000021
【００５８】
終端速度
【００５９】
【数２０】
2008080418.tif 000022
【００６０】
の３つを同時に指定することはできないため、ｎ歩目から（ｎ＋１）歩目への切り替えタイミングＴｎをかえて変数を１つ増やすことにより実現する。切り替えタイミングＴｎを
【００６１】
【数２１】
2008080418.tif 000023
【００６２】
となるように決定する。これを満たす切り替えタイミングは、以下の式で与えられる。
【００６３】
【数２２】
2008080418.tif 000024
【００６４】
こうすると、進行方向についてはｎ歩目の所望の初期位置、初期速度、終端速度を実現できるが、切り替えタイミングを変えたことにより横方向の切り替え時速度も変わってしまう。横方向の着地位置ｙＺＭＰを変えて変数を１つ増やすことにより、横方向の所望の初期位置、初期速度、終端速度を実現する。ｔ＝Ｔｎで
【００６５】
【数２３】
2008080418.tif 000025
【００６６】
となるようにｙＺＭＰを決定する。
【００６７】
【数２４】
2008080418.tif 000026
【００６８】
過渡状態を含む歩行の重心軌道は図５のようになる。
【００６９】
以上のように倒立振子モデルを用いて解析的に得られた数式を用いて、どのように歩容を生成するかを図１のフローを用いて以下に説明する。図１は、本発明の二足歩行ロボットの制御装置の歩容生成装置による歩容生成処理を表すフロー図である。図１で表される歩容生成処理は、一歩ごとに行われ、第ｎ歩目の歩容を表す数式の係数を算出する。算出された係数を用いて、一歩ごとの歩行周期より速い制御周期ごとに重心軌道を算出する。
歩容生成処理は、まずｓｔｅｐ１で、歩行速度指令を受け取る。このとき（ｎ−１）歩目の動作中であるとする。ｓｔｅｐ２に移り、ｓｔｅｐ１で受け取った歩行速度指令が前回すなわち（ｎ−２）歩目の動作中に受け取った歩行速度指令と比較し、それらが同じ値である場合はｓｔｅｐ３の定常歩容生成のフローへ、異なる値である場合はｓｔｅｐ４以下の過渡歩容生成のフローへと移る。
【００７０】
ｓｔｅｐ３では、ｎ歩目の重心軌道を決定する。具体的には、受け取った歩行速度指令を用いて、式（１０）によりＣ１ｘ、Ｃ２ｘを求め、式（１２）によりＣ１ｙ、Ｃ２ｙを求める。以上で定常歩容生成時の歩容生成処理は終了し、ｎ歩目の制御周期ごとの演算では、ここで決定されたＣ１ｘ、Ｃ２ｘを式（３）に代入して進行方向重心軌道を求め、Ｃ１ｙ、Ｃ２ｙを式（４）に代入して横方向重心軌道を求める。
【００７１】
次に、過渡歩容生成のフローを説明する。まずｓｔｅｐ４で、（ｎ＋１）歩目の進行方向重心軌道を決定する。過渡歩容生成では、前回受け取った歩行速度指令と今回受け取った速度指令が異なるため、単純に定常歩容生成のフローと同じ方法で今回受け取った歩行速度指令をｎ歩目の歩容生成に用いると、（ｎ−１）歩目とｎ歩目の切り替え時に不連続な歩容となり、ロボットは瞬間的に無限大の推力を発生させようとするため多くの場合は転倒するほど不安定になる。そのため、前回受け取った歩行速度指令と今回受け取った歩行速度指令が異なる場合は、（ｎ−１）歩目とｎ歩目の切り替え時ではなくｎ歩目と（ｎ＋１）歩目の切り替え時に、今回受け取った歩行速度での歩行となるように歩容を生成する。すなわち、今回受け取った歩行速度指令を用いて、式（１０）によりＣ１ｘ、Ｃ２ｘを求め、これを（ｎ＋１）歩目の進行方向重心軌道を決定する係数として用いる。
続いてｓｔｅｐ５に移り、（ｎ＋１）歩目の初期速度と一致するようにｎ歩目の終端速度を決定する。つまり、ｓｔｅｐ４で求めたＣ１ｘ、Ｃ２ｘを式（１３）に代入して得られる速度をｎ歩目の終端速度
【００７２】
【数２５】
2008080418.tif 000027
【００７３】
とする。さらにｓｔｅｐ６に移り、（ｎ−１）歩目の重心軌道よりｎ歩目の初期速度および初期位置を決定する。ここでは、まず前回受け取った歩行速度指令を用いて式（１０）により算出されたＣ１ｘ、Ｃ２ｘを式（１３）に代入して（ｎ−１）歩目の終端速度、すなわちｎ歩目の初期速度
【００７４】
【数２６】
2008080418.tif 000028
【００７５】
を算出する。また、式（１４）の第２式よりｎ歩目の初期位置ｘｎを算出する。
ｓｔｅｐ７に移り、切り替え時に進行方向定常速度となるようにｎ歩目から（ｎ＋１）歩目への切り替えタイミングを決定する。ここでは、ｓｔｅｐ５で得られた終端速度
【００７６】
【数２７】
2008080418.tif 000029
【００７７】
とｓｔｅｐ６で得られた初期位置ｘｎおよび初期速度
【００７８】
【数２８】
2008080418.tif 000030
【００７９】
を式（１６）に代入して、ｎ歩目から（ｎ＋１）歩目への切り替えタイミングＴｎを決定する。
最後にｓｔｅｐ８に移り、切り替え時に横方向定常速度となるようにｎ歩目の横方向着地位置を決定する。これは式（１３）により算出する。
以上で過渡歩容生成フローは終了し、ｎ歩目の歩容は切り替えタイミングと横方向着地位置が定常速度歩行時とは異なるものとなり、制御周期ごとの演算では、重心軌道は（ｎ−１）歩目と同じＣ１ｘ、Ｃ２ｘ、Ｃ１ｙ、Ｃ２ｙを用いて算出する。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の二足歩行ロボットの制御装置の歩容生成処理フロー図
【図２】本発明の二足歩行ロボットの制御装置で想定している二足歩行ロボットの倒立振子モデルの説明図
【図３】本発明の二足歩行ロボットの制御装置で想定している二足歩行ロボットの倒立振子モデルの軸足切り替え時の着地位置と重心位置の定義を表す説明図
【図４】本発明の二足歩行ロボットの制御装置で動作する二足歩行ロボットの定常歩行時の着地位置と重心軌道を表す説明図
【図５】本発明の二足歩行ロボットの制御装置で動作する二足歩行ロボットの過渡状態を含む歩行時の着地位置と重心軌道を表す説明図
【図６】従来および本発明の二足歩行ロボット制御装置の全体構成を表すブロック図
【図７】従来の二足歩行ロボット歩容生成装置を表すブロック図
【符号の説明】
【００８１】
１００  歩容生成装置
１０１  安定化制御器
１０２  アクチュエータ指令生成器
６５  アクチュエータ制御器
６６  アクチュエータおよび脚構造
６７  アクチュエータセンサ
６８  各種センサ
１１１  標準歩容の集合（オフライン）
１１２  歩容混合器
１１３  混合歩容瞬時値発生器
１１４  上体水平位置発生器
１１５  足平軌道発生器
１１６  上体高さ決定器
１１７  ＺＭＰ生成器
１１８  タイマ
【図１】
2008080418.tif 000031
【図２】
2008080418.tif 000032
【図３】
2008080418.tif 000033
【図４】
2008080418.tif 000034
【図５】
2008080418.tif 000035
【図６】
2008080418.tif 000036
【図７】
2008080418.tif 000037