(57)【要約】【課題】脚式移動型ロボットにおいて、歩行動作を行う際に足平部に接触式のセンサ等を用いることなく、足平部と床面との接触を検知して安定した歩行動作を行うことを可能とすること。【解決手段】歩行時に床面に接触する足平部を接続する脚部を備えるとともに、歩容データに基づいて脚部を駆動することで歩行動作を行う脚式移動型ロボットにおいて、足平部の少なくとも一部分であって、脚部に対して回動軸周りに回動可能に構成された回動部と、回動部の形状情報を記憶する記憶部と、回動部の脚部に対する相対位置姿勢情報を検出する相対位置姿勢検出部とを設け、回動部の形状情報と、相対位置姿勢情報とに基づいて、回動軸から足平部の最下点までの高さ情報を算出し、この高さ情報に基づいて、歩容データに基づく脚部の高さ方向の駆動量を補正するようにした。【選択図】図１
2008173708.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
歩行時に床面に接触する足平部を接続する脚部を備えるとともに、歩容データに基づいて該脚部を駆動することで歩行動作を行う脚式移動型ロボットであって、
前記足平部の少なくとも一部分であって、脚部に対して回動軸周りに回動可能に構成された回動部を備えるととともに、
前記回動部の形状情報を記憶する記憶部と、
前記回動部の脚部に対する相対位置姿勢情報を検出する相対位置姿勢検出部と、
前記回動部の形状情報と、相対位置姿勢情報とに基づいて、前記回動軸から足平部の最下点までの高さ情報を算出する高さ算出部と、
前記高さ算出部により算出した高さ情報に基づいて、前記歩容データに基づく脚部の高さ方向の駆動量を補正する駆動量補正部と、を備えることを特徴とする脚式移動型ロボット。
【請求項２】
前記回動部が、足平部全体であり、該足平部全体を回動する回動軸が脚部の足首関節に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の脚式移動型ロボット。
【請求項３】
前記相対位置姿勢情報が、前記脚部に対する相対的な傾斜度合いであることを特徴とする請求項１または２に記載の脚式移動型ロボット。
【請求項４】
前記回動部が脚部に対して回動する角速度を計測する計測部をさらに備え、該計測部により計測した角速度が所定の閾値を超えた場合に、脚部の高さ方向についての駆動量を補正することを特徴とすることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の脚式移動型ロボット。
【請求項５】
前記回動部が脚部に対して回動する際に、前記回動部に供給するトルクを制御するトルク制御部を備え、該トルク制御部が、前記回動部が床面から離間した状態において、前記計測部により計測した角速度に比例した大きさのトルクを前記回動部に供給することを特徴とする請求項４に記載の脚式移動型ロボット。
【請求項６】
前記トルク制御部は、前記回動部が床面に接地した状態よりも、前記回動部が床面から離間した状態において、前記回動部により大きなトルクを供給することを特徴とする請求項５に記載の脚式移動型ロボット。
【請求項７】
前記トルク制御部は、前記回動部が床面に接触すると判断される直前に、前記回動部が脚部に対してほぼ自由に回動できる程度の大きさとなるように、前記回動部に供給されるトルクの大きさを低減することを特徴とする請求項または６に記載の脚式移動型ロボット。
【請求項８】
歩行時に床面に接触する足平部を回動可能に接続する脚部を備え、前記足平部の少なくとも一部分であって、脚部に対して回動軸周りに回動可能に構成された回動部を備えるととともに、歩容デー歩容データに基づいて該脚部を駆動することで歩行動作を行う脚式移動型ロボットの歩行制御方法であって、
回動部を床面に接触させる前に、前記回動部の脚部に対する相対位置姿勢を検出するステップと、
予め記憶した前記回動部の形状情報と、検出した回動部の相対位置姿勢とに基づいて、前記回動軸から足平部の最下点までの高さを算出するステップと、
算出した高さに基づいて、前記歩容データに基づく脚部の高さ方向についての駆動量を補正するステップと、
補正した駆動量に基づいて足平部を床面に接触させるステップと、を含むことを特徴とする脚式移動型ロボットの歩行制御方法。
【請求項９】
前記回動部が、足平部全体であり、該足平部全体を回動する回動軸が脚部の足首関節に設けられていることを特徴とする請求項８に記載の脚式移動型ロボットの歩行制御方法。
【請求項１０】
前記検出する相対位置姿勢が、前記回動部の脚部に対する相対的な傾斜度合いであることを特徴とする請求項８または９に記載の脚式移動型ロボットの歩行制御方法。
【請求項１１】
前記回動部が脚部に対して回動する角速度を測定するステップをさらに備え、測定した角速度が所定の閾値を超えた場合に、脚部の高さ方向についての駆動量を補正することを特徴とする請求項８から１０のいずれか１項に記載の脚式移動型ロボットの歩行制御方法。
【請求項１２】
前記回動部が床面から離間した状態において、測定した前記回動部の角速度に比例した大きさのトルクを前記回動部に供給するステップをさらに備えることを特徴とする請求項１１に記載の脚式移動型ロボットの歩行制御方法。
【請求項１３】
回動部が床面に接地した状態よりも、前記回動部が床面から離間した状態において、前記回動部の脚部に対してより小さいトルクを供給するように供給するトルクの大きさを制御するステップを含むことを特徴とする請求項８から１２のいずれか１項に記載の脚式移動型ロボットの歩行制御方法。
【請求項１４】
前記回動部が床面に接触すると判断される直前に、前記回動部が脚部に対してほぼ自由に回動できる程度の大きさとなるように、前記回動部に供給されるトルクの大きさを低減するステップをさらに備えることを特徴とする請求項８から１３のいずれか１項に記載の脚式移動型ロボットの歩行制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歩行するための脚部を備えた脚式移動型ロボット、脚式移動型ロボットの歩行制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、歩行するための脚部を備え、所定の歩容データに基づいてこれらの脚部を駆動し、脚部の下端に回動するように接続された足平部分を床部上に配置することで歩行動作を行う脚式移動型のロボットが開発されている。
【０００３】
このような脚式移動型のロボットは、まず、脚部の足平部分を床面に接触させて支持脚とし、その後に足平の裏面で床面を押して脚部全体（ロボット全体）を上げるように脚部を駆動することで、次の歩行動作を行う。駆動された脚部は遊脚となる一方、他の脚部が支持脚となり、このように、遊脚と支持脚とを交互に繰り返して切り換えることで、歩行動作を行うことが可能になる。
【０００４】
このような歩行動作を安定して行う際には、ロボット全体の重心位置を制御して、脚部を駆動する必要がある。すなわち、左右に各々脚部を有する2足歩行タイプの脚式移動型ロボットの場合、歩行する床面に接地する支持脚の足平部分の接地面内部に、ロボット全体の重心によるモーメントが作用しない点（ＺＭＰ＝Ｚｅｒｏ  Ｍｏｍｅｎｔ  Ｐｏｉｎｔ）を位置させる。
【０００５】
ところで、前述のような脚式移動型のロボットが歩行動作を行う場合、歩容データに基づいて脚部を駆動すると、床面の形状や脚部自身の撓みなどにより、遊脚となっている脚部が支持脚に切り換わる際に、歩容データにより定められた接地位置と異なる位置に足平部が接触する場合がある。このように遊脚が立脚に切り換わる際において、足平部を介して床面より大きな反力を受け、この反力がロボット全体に衝撃として伝達し、歩行動作に影響を与えることとなる。
【０００６】
そのため、例えば特許文献１、２または３に記載のように、床面に接触する足平部の裏面に接触式の距離センサや力センサを設けることで、足平部と床面との接触を検知し、その検知した結果を脚部の駆動制御にフィードバックする歩行制御を行うことが知られている。このような歩行制御を行うことで、脚式移動型のロボットが安定した歩行動作を行うことができる。
【特許文献１】特開平５−３１８３３６号公報
【特許文献２】特開２００１−３５３６８６号公報
【特許文献３】特開昭６２−１８７６７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前述のような距離センサや力センサを足平部に組み込むことで、足平部の重量が重くなり、足平部の接続された脚部を駆動するモータに必要なパワーを増大させる要因となる。さらに、このようなセンサからの信号に基づく歩行制御を行うと、信号の送受信に要する微小な時間差に起因する応答性の遅れが発生し、高速な歩行動作を行うための障害となりうる場合がある。
【０００８】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、歩行動作を行う際に足平部に接触式のセンサ等を用いることなく、足平部と床面との接触を検知して安定した歩行動作を行うことを可能とする脚式移動型ロボットおよび脚式移動型ロボットの歩行制御方法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】
【０００９】
本発明にかかる脚式移動型ロボットは、歩行時に床面に接触する足平部を接続する脚部を備えるとともに、歩容データに基づいて該脚部を駆動することで歩行動作を行う脚式移動型ロボットであって、前記足平部の少なくとも一部分であって、脚部に対して回動軸周りに回動可能に構成された回動部を備えるととともに、前記回動部の形状情報を記憶する記憶部と、前記回動部の脚部に対する相対位置姿勢情報を検出する相対位置姿勢検出部と、前記回動部の形状情報と、相対位置姿勢情報とに基づいて、前記回動軸から足平部の最下点までの高さ情報を算出する高さ算出部と、前記高さ算出部により算出した高さ情報に基づいて、前記歩容データに基づく脚部の高さ方向の駆動量を補正する駆動量補正部と、を備えることを特徴とするものである。
【００１０】
このような脚式移動型ロボットによると、接触式のセンサ類を用いることなく、足平部が床面に接触したことを検知可能となるとともに、足平部の脚部との相対位置姿勢の変化から、足平部および脚部の床面に対する相対的な位置関係を把握することができる。そのため、歩容データにより定められた脚部の高さ方向についての駆動量を、足平部の裏面が床面に大きな反力を受けることなく接触するように駆動量を補正することができ、その結果、安定した歩行動作を行うことが可能となる。
【００１１】
また、前記回動部は足平部全体であってもよく、足平部全体を回動する回動軸が脚部の足首関節に設けられているものであってもよい。このような脚式移動型ロボットにおいては、足平部全体を、床面に対して接触したことを検知する回動部として用いることができるため、足平部に特別な構成を付加することが不要となり、より簡単に脚式移動型ロボットを構成することが可能となる。
【００１２】
また、前記相対位置姿勢情報は、前記脚部に対する相対的な傾斜度合いであることが好ましい。特に、脚部の鉛直方向に対する傾斜角と、回動部の表面から鉛直方向に伸びる基準線の鉛直方向に対する傾斜角との差を求めて、この傾斜角の差分を相対的位置姿勢情報とすることが好ましい。このようにすると、例えば前記回動部が足平部全体であり、足平部全体を回動する回動軸が脚部の足首関節に設けられている場合に、足平部の先端（爪先部分）と後端部分（踵部分）とのいずれが先に床面と接触しても、前記脚部に対して足平部が回動する回動部（足首部）の床面からの高さを正確に求めることが可能となる。
【００１３】
また、このような脚式移動型ロボットにおいて、前記回動部が脚部に対して回動する角速度を計測する計測部をさらに備え、該計測部により計測した角速度が所定の閾値を超えた場合に、脚部の高さ方向についての駆動量を補正するようにしてもよい。このような脚式移動型ロボットは、足平部の全体またはその一部である回動部が一定以上の角速度で回動したときのみ、足平部が床面と接触したと判定することができる。そのため、足平部が脚部の駆動時において微小な揺れ等により部分的に回動した場合に、このような回動を床面への接触と誤検出することなく歩行動作を行うことが可能となる。
【００１４】
また、このような脚式移動型ロボットは、回動部と脚部との間（回動軸）に生じる摩擦力を極力小さくして、足平部が床面に接触した際に受ける反力が脚部を介してロボット本体に伝播しないようにすることが好ましいが、その一方で、回動部が脚部に対して自由に回動できるように構成すると、該回動部が自重により床面に対する姿勢が変位し、床面に対する接触位置が安定しなくなる。
【００１５】
そこで、このような脚式移動型ロボットにおいては、前記回動部が脚部に対して回動する際に、足平部に供給するトルクを制御するトルク制御部をさらに備え、このようなトルク制御部によって、回動部が床面から離間した状態において、回動部が脚部に対して回動する角速度に比例した大きさのトルクを足平部に供給するようにすることが好ましい。このようにすると、回動部の回動時における角速度に応じた適切なトルクが負荷され、回動部の床面に接触する際における姿勢が固定される。したがって、床面への回動部の接触位置が変化せず、安定した歩行動作を行うことが可能となる。
【００１６】
なお、前述したように、足平部が床面に接触した際に生じる反力を、できるだけ脚部およびロボット本体に伝播しない方が好ましい。したがって、前記トルク制御部は、回動部が床面に接地した状態よりも、回動部が床面から離間した状態において、回動部により大きな大きさのトルクを供給すると、より好適である。このように回動部に供給するトルクを制御することで、歩行動作を行う際に床面から受ける衝撃をより低減することが可能となる。
【００１７】
なお、前述のトルク制御部は、例えば歩容データにより回動部が床面に接触すると判断される直前に、回動部が脚部に対してほぼ自由に回動できる程度の大きさとなるように、足平部に供給されるトルクの大きさ低減するように制御してもよい。このようにすると、移動する床面がほぼ平坦である場合には、回動部が床面に接触した際に受ける反力が大幅に抑制され、さらに安定した歩行動作を行うことが可能となる。
【００１８】
また、本発明は、脚式移動型ロボットの歩行制御方法をも提供するものであり、歩行時に床面に接触する足平部を回動可能に接続する脚部を備え、前記足平部の少なくとも一部分であって、脚部に対して回動軸周りに回動可能に構成された回動部を備えるととともに、歩容データに基づいて該脚部を駆動することで歩行動作を行う脚式移動型ロボットの歩行制御方法において、回動部を床面に接触させる前に、前記回動部の脚部に対する相対位置姿勢を検出するステップと、予め記憶した前記回動部の形状情報と、検出した回動部の相対位置姿勢とに基づいて、前記回動軸から足平部の最下点までの高さを算出するステップと、算出した高さに基づいて、前記歩容データに基づく脚部の高さ方向についての駆動量を補正するステップと、補正した駆動量に基づいて足平部を床面に接触させるステップと、を含むことを特徴とするものである。
【００１９】
このような歩行制御方法によれば、接触式のセンサ類を用いることなく、回動部が床面に接触したことを検知可能となるとともに、回動部の脚部との相対位置姿勢の変化から、回動部および脚部の床面に対する相対的な位置関係を把握することができる。そのため、歩容データにより定められた脚部の高さ方向についての駆動量を、足平部の裏面が床面に大きな反力を受けることなく接触するように駆動量を補正することができ、その結果、安定した歩行動作を行うことが可能となる。
【００２０】
また、前記回動部は足平部全体であってもよく、足平部全体を回動する回動軸が脚部の足首関節に設けられているものであってもよい。このようにすると、足平部全体を、床面に対して接触したことを検知する回動部として用いることができるため、足平部に特別な構成を付加することが不要となる。
【００２１】
また、このような歩行制御方法においては、前記回動部が脚部に対して回動する角速度を計測するステップをさらに備え、計測した角速度が所定の閾値を超えた場合に、脚部の高さ方向についての駆動量を補正するようにしてもよい。このような歩行制御方法によれば、回動部が自重等により回動部の脚部に対する相対的な位置姿勢が微小に変位しても、その変位を床面との接触と誤検出することがなくなる。
【００２２】
また、このような歩行制御方法は、回動部が床面から離間した状態において、計測した回動部の角速度に比例した大きさのトルクを足平部に供給するステップをさらに備えることが好ましい。このようにすると、回動部の回動時における角速度に応じた適切なトルクが負荷され、足平部の床面に接触する際における姿勢が固定される。したがって、床面への回動部の接触位置が変化せず、安定した歩行動作を行うことが可能となる。
【００２３】
さらに、このような歩行制御方法は、回動部が床面に接地した状態よりも、回動部が床面から離間した状態において、回動部の脚部に対してより大きいトルクを供給するように供給するトルクの大きさを制御するステップを備えることが好ましい。このように回動部に供給するトルクを制御することで、歩行動作を行う際に床面から受ける衝撃をより低減することが可能となる。
【００２４】
さらに、このような歩行制御方法においては、前記回動部が床面に接触すると判断される直前に、回動部が脚部に対してほぼ自由に回動できる程度の大きさとなるように、回動部に供給されるトルクの大きさを低減するステップをさらに備えることが好ましい。このようにすると、移動する床面がほぼ平坦である場合には、回動部が床面に接触した際に受ける反力が大幅に抑制され、さらに安定した歩行動作を行うことが可能となる。
【００２５】
さらに、このような歩行制御方法において、検出する相対位置姿勢が、回動部の脚部に対する相対的な傾斜度合いであることが好ましい。特に、脚部の鉛直方向に対する傾斜角と、足平部の表面から鉛直方向に伸びる基準線の鉛直方向に対する傾斜角との差を求めて、この傾斜角の差分を相対的位置姿勢情報とすることが好ましい。このようにすると、例えば前記回動部が足平部全体であり、足平部全体を回動する回動軸が脚部の足首関節に設けられている場合に、足平部の先端（爪先部分）と後端部分（踵部分）とのいずれが先に床面と接触した場合であっても、前記脚部に対して足平部が回動する回動部（足首部）の床面からの高さを正確に求めることが可能となる。
【発明の効果】
【００２６】
以上、説明したように、本発明によると、歩行動作を行う際に足平部に接触式のセンサ等を用いることなく、足平部と床面との接触を検知して安定した歩行動作を行うことが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
発明の実施の形態１．
以下に、図１から図９を参照しつつ本発明の実施の形態１にかかる脚式移動型ロボット（以下、単にロボットという）について説明する。
【００２８】
図１は、ロボット１を正面から見た様子を概略的に表す概略図であり、床面Ｆ上をロボット１が歩行する様子を表している。なお、図１においては、説明の便宜上、ロボット１が進行する向き（前後方向）をｘ軸、ロボット１が進行する方向について水平方向に直交する向き（左右方向）をｙ軸、移動体の移動する平面から鉛直方向に延びる向き（上下方向）をｚ軸とし、これらの３軸からなる座標系を用いて説明する。すなわち、図１中において、ｘ軸は紙面の奥行方向、ｙ軸は紙面に向かって左右方向、ｚ軸は紙面中の上下方向を示す。
【００２９】
図１に示すように、ロボット１は、頭部２と、体幹３と、体幹３に結合された腰部４と、体幹３に接続された右腕５、左腕６と、腰部４に対して回動自在に固定される脚部１０と、を備えた２足歩行型の脚式移動型ロボット（以下、単にロボットという）である。以下、詳細に説明する。
【００３０】
頭部２は、ロボット１の周囲の環境を視覚的に撮像するための左右一対の撮像部２ａ、２ｂを備えているとともに、体幹３に対して頭部２を鉛直方向に平行な軸周りに回動させることで、周囲の環境を広く撮像する。撮像した周囲の環境を示す画像データは、後述する制御部１３０に送信され、ロボット１の動作を決定するための情報として用いられる。
【００３１】
体幹３は、その内部にロボット１の動作を制御する制御部１３０や、脚部のモータ等に電力を供給するためのバッテリー（図示せず）等を収容するものである。制御部１３０は、図２に示すように、脚部１０を駆動し、ロボット１を動かすための歩容データ等を記憶する記憶部としての記憶領域１３１と、この記憶領域１３１に記憶された歩容データを読み出す演算処理部１３２と、脚部１０に含まれるモータを駆動するモータ駆動部１３３と、を備えている。これらの各構成要素は、体幹３の内部に設けられたバッテリー（図示せず）から電力を供給されることで動作する。
【００３２】
また、演算処理部１３２は、記憶領域１３１に記憶された歩容データを読み出すとともに、読み出した歩容データによって特定されるロボット１の姿勢を実現するために必要な脚部１０の関節角を算出する。歩容データは、操作部１１３から送られる信号で特定される脚部１０の移動量に対応づけて、脚部１０の足平（右足平２６、左足平３６）の先端（足先）の位置と、移動体本体（本実施の形態においては載置部１１）の位置とを、ロボット１の移動する空間を定める座標系（例えばｘｙｚ座標系）において経時的に指示するものである。そして、このように算出した関節角に基づく信号をモータ駆動部１３３に送信する。この演算処理部１３２は、後述するように、脚部１０に備えられる足平部の長さや幅、厚さなどの形状情報と、この足平部の脚部に対する相対位置姿勢情報としての相対的な傾斜度合いとに基づいて、足平部の脚部に対する回動部から足平部の最下点までの高さ情報を算出する高さ算出部、および算出した高さ情報に基づいて、前記歩容データに基づく脚部の高さ方向の駆動量を補正する駆動量補正部としても作用する。演算処理部１３２の作用の詳細については後述する。
【００３３】
モータ駆動部１３３は、演算処理部１３２より送信された信号に基づいて、脚部を駆動するための各モータの駆動量を特定し、これらの駆動量でモータを駆動させるためのモータ駆動信号を各モータに送信する。これによって脚部１０の各関節における駆動量が変更され、ロボット１の動きが制御される。
【００３４】
また、演算処理部１３２は、読み出した歩容データに基づいてモータの駆動を行うように指令するほか、ロボット１に組み込まれたジャイロや加速度計などセンサ（図示せず）からの信号を受けて、モータの駆動量を調整する。このように、センサにより検出したロボット１に作用する外力や、ロボット１の姿勢などに応じて脚部１０の関節角を調整することで、ロボット１が安定した状態を維持することができる。
【００３５】
右腕５および左腕６は、体幹３に対して回動自在に接続されており、肘部分および手首部分に設けられた関節部分を駆動することにより、人間の腕部と同様の動きを行うことができる。また、手首部分の先端に接続された手先部は、図示を省略するが物体を把持するためのハンド構造を備えており、ハンド構造に組み込まれた複数の指関節を駆動することで、様々な形状の物体を把持することが可能となる。
【００３６】
腰部４は、体幹３に対して回動するように接続されており、歩行動作を行う際に腰部４の回動動作を組み合わせることで、脚部１０を駆動するために必要な駆動エネルギーを低減させることができる。
【００３７】
２足歩行を行うための脚部１０（右脚２０、左脚３０）は、右脚２０と左脚３０とから構成されている。詳細には、図２１に示すように、右脚２０は右股関節２１、右上腿２２、右膝関節２３、右下腿２４、右足首関節２５、右足平２６を備えている。右足平２６は右脚２０の先端において右足首関節部分において回動可能に接続されている。同様に、左脚３０は左股関節３１、左上腿３２、左膝関節３３、左下腿３４、左足首関節３５、左足平３６を備え、左足平３６は左足首関節に含まれる回動軸において回動可能に接続されている。すなわち、右脚および左脚において、各足首関節に含まれる回動軸は、各足平部を回動させるための回動部として作用する。
【００３８】
なお、本実施形態においては、脚部１０（右脚２０および左脚３０）は、下腿を膝関節回りに前方側に持ち上げると、人間の脚部のように、上腿と下腿が後方側に向かって開いた状態（上腿の延長線よりも後方側に、下腿が膝関節回りに回転した状態）となる。また、脚部１０の各関節は、前述のように、モータ駆動部１３３からの送信された信号に基づいて、図示しないモータによりその駆動量および駆動角速度などが制御されている。
【００３９】
なお、前述した記憶領域１３１には、ロボット１が歩行動作を行うための歩容データと、足平部（右足平２６、左足平３６）の形状情報などが記憶されている。このような足平部（右足平２６、左足平３６）の形状情報とは、各足平部の前後方向の長さ（爪先から踵部までの長さ）や、各足平部の厚さ（床面に面接触した際の底面から上面までの距離）、および左右方向（足平部の面内において長さ方向に対して直交する方向）の長さなど、形状についての必要な情報を指すものである。なお、このような情報のうち、どの情報を記憶させるかについては、ロボットの構造上の特徴や形態に合わせて適宜変更することが可能である。
【００４０】
次に、脚部１０に備えられた足平部（右足平２６、左足平３６）の構造について、図３を用いて詳細に説明する。なお、右足平２６、左足平３６は左右対称の同様の構造を備えているため、ここでは右足平２６の詳細な構造についてのみ説明するものとし、左足平３６については説明を省略するものとする。なお、図３は右足平２６を側方（右側方）から見た様子を示す側方図である。
【００４１】
図３に示すように、右足平２６は、右下腿２４に接続された右足首関節２５に対して、回動軸２５ａを介して接続された水平方向に伸びる略平板状の板部材により構成されている。右足平２６は、その底面２６ａが歩行時において遊脚から立脚に切り換わる際に、最初に床面に接触する後端部２６１ｂを備えている。この後端部２６１ｂは、右足平２６の底面２６ａの後端において左右方向に伸びるように形成されているとともに、やや弾力のある樹脂等の材質に構成されている。そして、床面Ｆ上においてロボット１が歩行動作を行う際に、床面に接触する際に適度な弾性力を右足平２６に与え、床面に接地した際の衝撃の一部を吸収する。なお、説明の便宜上、後端部２６１ｂは右足平２６の底面２６ａから突出して記載されているが、実際は右足平の底面２６ａからごく微小量突出するのみであり、かつ、床面Ｆに接地すると、その弾性力により変形し、右足平２６の底面２６ａが床面に対して面接触する状態を妨げないように構成されている。
【００４２】
そして、右足平２６の先端には、その底面２６ａの前端において、断面が側面視で略曲面状に形成された摺動部２６２ａが設けられており、床面に接触した際にその接触面積を低減させ、床面との間に生じる摩擦力を抑制している。なお、説明の便宜上、摺動部２６２ａは右足平２６の底面２６ａから突出して記載されているが、実際は右足平２６の底面からごく微小量突出するのみであり、右足平２６の底面２６ａが床面に対して面接触する状態を妨げないように構成されている。
【００４３】
また右脚２０は、右足首関節２５に設けられた回動軸２５ａ周りに対して右足平２６が回動する角速度を計測する計測部としてのエンコーダ（図示せず）を備えている。このエンコーダは、たとえばタコジェネレータ等の汎用機器を採用することが可能であり、これらのエンコーダから出力される右足平２６の回動する角速度を計測した計測値は、前述した演算処理部１３２に送信される。そして、演算処理部１３２においては、送信された右足平の回動する角速度情報から、右足平の脚部に対する相対的な傾斜度合いを求めるとともに、この傾斜度合いから、右脚（右足首関節）の回動軸２５ａから足平部２６の最下点までの高さ情報を算出する。そして、算出した高さ情報に基づいて、右足平の底面が床面Ｆから大きな反力を受けることなく接触するように、歩容データに基づいて定められる脚部の高さ方向についての駆動量を補正し、補正した駆動量に基づいて脚部を駆動する。脚部の駆動は、図示しないモータからの駆動力が、同じく図示しないプーリおよびベルトを介して伝達されることで、各関節部が所望の角度となるように動作する結果として得られる。これらの制御の詳細については後述する。
【００４４】
なお、右足平２６の右足首関節２５における駆動制御には、摩擦補償トルクを与えるための制御が用いられている。すなわち、右足平２６に対して、右足首関節２５の回動軸２５ａについての駆動量（回動角速度）に応じたトルクが供給されるように右足平２６を駆動するモータが制御されている。このような摩擦補償トルクτは、初期状態からの右足平の回動角度をθとすると、例えば次の式１に示すように設定されている。このように右足平を駆動するトルクの供給を制御することで、右足平２６の回動軸２５ａにおける摩擦によって、右足平２６が床面Ｆに接触した際の衝撃が脚部に伝わる量が抑制される。
【００４５】
【数１】
2008173708.tif 000003
【００４６】
以上、説明したように、本実施形態における演算処理部１３２は、前記エンコーダから出力される右足平２６（足平部）の角速度に基づいて足平部の回動する角速度を算出し、脚部に対する相対的な傾斜度合い（相対位置姿勢）を検出する相対位置姿勢検出部として作用する。
【００４７】
そして、演算処理部１３２は、記憶部としての前記記憶領域１３１に記憶された右足平２６の形状情報と、脚部に対する相対的な傾斜度合い（相対位置姿勢情報）とに基づいて、右足平２６の右脚２０に対する回動軸２５ａ（回動部）から右足平２６の最下点までの高さ情報を算出する高さ算出部として作用する。以下、右足平が床面Ｆに接触する際に足平部の回動部から足平部の最下点までの高さ情報を算出する場合について、図４および図５を用いて説明する。
【００４８】
図４に示すように、まず、ロボット１は、遊脚状態にあった脚部（右脚２０）の右足平２６を、所定の姿勢（本実施形態においては、足平２６の底面２６ａの前端（爪先裏面）が最も鉛直下方に位置するように傾斜した状態）で床面Ｆに向けて接触させるように近づける。このとき、右足平２６の姿勢を決定する、右足首関節２５の回動軸２５ａ周りについての回動量、すなわち右足平２６の右脚２０に対する相対的な姿勢は、予め定められた歩容データに基づいて定められている。
【００４９】
次に、このような姿勢で床面Ｆに近づいた右足平２６の、最下点に位置する底面２６ａの前端が床面Ｆに接触した様子を図５に示す。図５に示すように、底面２６ａの前端が床面Ｆに接地すると、この接地した前端を支点として、右足平２６全体が、底面２６ａの後端を鉛直下方に移動させる向きに、回動軸２５ａを中心として回動する。このとき、右足平２６に備えられたエンコーダは、この右足平２６の脚部に対して回動する角速度を計測し、その計測値を演算処理部１３２に送信する。演算処理部１３２は、このエンコーダから送信された計測値から右足平の回動する角速度を求め、この角速度の値が前述の記憶領域に記憶された所定の閾値を超えた場合に右足平２６が床面Ｆに接触したと判断する。床面への接触時における右足平２６の足首関節２５の床面Ｆからの高さは、以下の手順により求められる。
【００５０】
図６は、図４および図５に示す右足平２６をさらに概略的に表した側面図である。この図６に示すように、右足平２６の前端が床面Ｆに接触した時の、床面Ｆから右足首関節２５の回動軸２５ａまでの高さをｈとする。そして、右足平２６の前端から回動軸２５ａまでの足平部の長さをａ、右足平２６の底面から回動軸２５ａまでの高さをｂとする。この足平部の長さａ、および高さｂについては予め記憶部に記憶された足平の形状情報により特定される。さらに、側面視した際における、右下腿２４の右足首関節２５から鉛直方向から傾斜した度合い（傾斜角）をθ１、右足平２６の上面から垂直に伸びる直線が右下腿２４から傾斜した度合い（傾斜角）をθ２とすると、演算処理部１３２は、傾斜角を前述のようにエンコーダから送信された計測値により算出することができる。
【００５１】
そして、右足平２６の底面２６ａの前端が床面Ｆに接触した時の、床面Ｆから右足首関節２５の回動軸２５ａまでの高さｈを、以下の式２に基づいて算出する。
【００５２】
【数２】
2008173708.tif 000004
【００５３】
なお、本実施形態では、足平部の前端から床面Ｆに接地した場合における高さｈを求めるようにしているが、本発明はこれに限られるものではなく、踵部材から床面に接地した場合であっても、同様に右足首関節２５の床面Ｆからの高さを求めることも可能である。また、前述の実施形態は、右足首関節２５の回動軸２５ａが右足平２６の左右方向について伸びる一軸である場合を説明しているが、右足首関節２５の回動軸２５ａが他の方向に伸びる他の回動軸を備える場合であってもよい。例えば、右足平２６の前後方向に伸びる回動軸について、右足平が左右方向に回動可能に構成されている場合、右足平の左右端のいずれかが床面Ｆに接地した際の足首部の高さを求めることもできる。このように、複数の回動軸について右足平が回動可能に構成されていると、これらの複数の回動軸について右足平がどの方向に回動したか（すなわち、回動した方向およびその回動する角速度）を検出することで、足平部の底面における床面と接地した箇所を判別することが可能となる。
【００５４】
また、演算処理部１３２は、算出した右足首関節の回動軸２５ａから右足平２６の最下点までの高さ情報に基づいて、前記歩容データに基づく脚部の高さ方向の駆動量を補正する駆動量補正部する。ロボット１が床面Ｆ上を歩行する際に、前述の右足平２６の右脚２０に対する回動軸２５ａ（回動部）から右足平２６の最下点までの高さ情報を算出するステップ、および前記歩容データに基づく右脚の高さ方向の駆動量を補正する手順について、図７および図８を用いて詳細に説明する。
【００５５】
まず、ロボット１が歩行動作により移動を行っている際に、歩容データに基づいて定められた右足首関節の回動軸２５ａが目標とする高さをｈｒｅｆ、右足平２６の底面が床面Ｆに接触した状態を表している。この右足平２６の底面が床面Ｆに接触したときの足首部の高さをｈｍｅｓとする。図７は、右足平２６が、歩容データに基づいて定められた歩行動作において、予定していたよりも早く、右足平２６の底面が床面Ｆに接触した状態を表している。この場合、演算処理部１３２は、前述のように右足平の位置姿勢に基づいて右足平２６の底面が床面Ｆに接触したときの足首部の高さｈｍｅｓを算出し、右脚の足首部の高さ方向における現在位置についての補正量（Δｈ＝ｈｒｅｆ−ｈｍｅｓ）を求める。そして、この補正量に基づいて次の右足平部を床面に対して近接させるための脚部における各関節の駆動量を決定し、遊脚である右脚を立脚に切り換える動作を行う。
【００５６】
同様に、右足平２６が、歩容データに基づいて定められた歩行動作において、予定していた高さにおいて右足平の底面が床面に接触しない場合は、図８に示すように、右足平２６の底面が床面Ｆに接触するまで右足平２６を高さ方向について下方に移動させる。そして、右足平２６の底面が床面Ｆに接触すると、そのときの右足平２６の位置姿勢に基づいて右足平２６の底面が床面Ｆに接触したときの足首部の高さｈｍｅｓを算出し、右脚の足首部の高さ方向における現在位置についての補正量（Δｈ＝ｈｍｅｓ−ｈｒｅｆ）を求める。そして、この補正量に基づいて次の右足平部を床面に対して近接させるための脚部における各関節の駆動量を決定し、遊脚である右脚を立脚に切り換える動作を行う。
【００５７】
このように構成されたロボット１は、床面への足平部底面の接触が行われる前に、足首部の実際の高さを求めることで、足平部の一部が床面に接触した際の目標高さと、実際の高さとの差（誤差）を、センサ等を用いることなく検出することが可能となる。そして、検出した高さ方向の誤差に基づいて、その差が小さくなる方向に脚部における各関節を駆動することで、足平部を介して床面から受ける衝撃を抑制し、安定した歩行を行うことが可能になるという効果が得られる。
【００５８】
なお、これまでの説明は、右脚に備えられた右足平および右足首関節についての構造や動作および制御に関するものであるが、左脚に備えられた左足平および左足首関節についても同様の構造、動作および制御が設けられているものとする。
【００５９】
次に、このように構成された脚式移動型ロボットが歩行動作を行う際の歩行制御について、図９に示すフローチャートを用いて説明する。
【００６０】
まず、ロボット１は記憶した歩容データに基づいて右脚および左脚を駆動するが、遊脚側の脚を床面Ｆに向けて移動する（ＳＴＥＰ１０１）。そして、各関節の回動量、各リンク（上腿、下腿など）および各関節（股関節、膝関節、足首関節など）の形状等から、遊脚側の足首関節における回動軸の高さｈrefを推測する（ＳＴＥＰ１０２）。推測された回動軸の高さは、記憶領域に記憶される。
【００６１】
そして、記憶された歩容データにより、遊脚が床面Ｆに接触する所定時間（または所定距離）だけ手前になると、遊脚側の足首関節における駆動トルクを低減する（ＳＴＥＰ１０３）。この駆動トルクを低減するタイミングは、床面から十分離れた時点で行うことが好ましく、例えば、脚部が遊脚である状態の間、継続して駆動トルクを低減するようにしてもよい。このとき、前述のように、足平部と足首関節とを接続する回動軸には摩擦補償トルクが作用しているため、駆動トルクを低減しても足平部の姿勢が変化することは無い。
【００６２】
さらに、このように足平部を床面に対して接近させる際に、足平部の回動軸周りに回動する角速度をエンコーダにより検出する（ＳＴＥＰ１０４）。そして、このエンコーダにより検出された角速度が、所定の閾値以上であることを検出すると（ＳＴＥＰ１０５）、そのときの足平部の姿勢をエンコーダからの検出値を積分するなどの手法により推定する（ＳＴＥＰ１０６）。
【００６３】
そして、特定した足平部の姿勢から、足平部の最下点を特定し（ＳＴＥＰ１０７）、前述の要領で足首関節の回動軸の実高さｈmesを算出する（ＳＴＥＰ１０８）。そして、ＳＴＥＰ１０２で推測した回動軸の高さｈrefを実高さｈmesと比較し、その差に基づいて遊脚の各関節を駆動する量（高さ方向についての駆動量）を補正し（ＳＴＥＰ１０９）、その補正した駆動量に基づいて遊脚を駆動し、足平部の底面を床部Ｆに接触させる（ＳＴＥＰ１１０）。このように、足平部の一部が床面に接触することで得られる床面からの高さ情報に基づいて遊脚の駆動量を補正することで、足平部が床面に接触した際に受ける衝撃を低減させることができる。
【００６４】
なお、本実施形態においては、足平部の前後方向についての回動する動きを用いて脚部の高さ情報を求める場合について説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、足平部の左右方向についての回動する動きを用いてもよく、またはこれらの前後方向および左右方向の回動する動きを共に用いるものであってもよい。このようにすると、足平部が床面に対して接触する箇所を判別することができるため、床面に凹凸がある場合などであっても、足平部に特別なセンサ等を設けることなく床面形状を推定することができるといった効果が得られる。
【００６５】
また、本実施形態においては、遊脚が床面に接触する直前（または遊脚状態の間）において、足平部を駆動するトルクを低減しているが、このトルクを低減する量は、必ずしも前述のような摩擦補償トルクに従うものに限られる訳ではない。すなわち、足平部がその姿勢を略一定に保つとともに、足平部が床面に接触した際に、過度の衝撃を足平部から脚部に伝達させることなく足平部が回動動作を行う程度の大きさのトルクが付与されるように構成されていればよい。
【００６６】
また、本実施形態においては、足平部の回動する角速度の値が所定の閾値を超えた場合に右足平が床面に接触したと判断するようにしているが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、足平部が所定の角度以上に回動した場合に、床面に対して接触したと判断するようにしてもよい。
【００６７】
発明の実施の形態２．
次に、本発明に係る第２の実施形態について、図１０から図１３を用いて説明する。なお、本実施形態における脚式移動型ロボット（ロボット１'）は、第１の実施形態で説明した脚式移動型ロボットと主たる構成と同一または同様の構成を備えているため、それらの構成については同一の符号を付して説明を省略するものとする。
【００６８】
図１０において、脚部１０に備えられた足平部（右足平２６、左足平３６）の構造について説明するために、右足平２６'の構造を概略的に示す。なお、右足平および左足平は左右対称の同様の構造を備えているため、本実施形態においても右足平の詳細な構造についてのみ説明するものとし、左足平については説明を省略するものとする。なお、図１０は右足平２６'を側方（右側方）から見た様子を示す側方図であり、図１１は、右足平２６'を上方から見た様子を示す概略図を表すものとする。
【００６９】
図１０および図１１に示すように、右足平２６'は、右下腿２４に接続された右足首関節２５に対して、回動軸２５ａを介して接続された水平方向に伸びる略板状の踵部材２６１と、同じく略板状の爪先部材２６２とを備えている。踵部材２６１は、その底面２６１ａが歩行時において遊脚から立脚に切り換わる際に、最初に床面に接触する後端部２６１ｂを備えている。この後端部２６１ｂは、踵部材２６１の底面２６１ａの後端において左右方向（ｙ方向）に伸びるように形成されているとともに、やや弾力のある樹脂等の材質に構成されている。そして、床面Ｆ上においてロボット１が歩行動作を行う際に、床面に接触する際に適度な弾性力を踵部材２６１に与え、床面に接地した際の衝撃の一部を吸収する。なお、説明の便宜上、後端部２６１ｂは踵部材２６１の底面２６１ａから突出して記載されているが、実際は踵部材の底面２６１ａからごく微小量突出するのみであり、かつ、床面Ｆに接地すると、その弾性力により変形し、踵部材２６１の底面２６１ａが床面に対して面接触する状態を妨げないように構成されている。
【００７０】
そして、踵部材２６１の先端には、図１１中のｙ方向（紙面の左右方向）に伸びるように回動軸Ｐが設けられた凸部２６１ｃが形成されており、この回動軸Ｐ周りについて、爪先部材２６２が凸部２６１ｃに対して水平な状態から上方に向けて回動可能に構成されている。そして、図示は省略するが、爪先部材２６２を回動軸Ｐ周りに回動するモータと、その回動する角速度を検出するための計測部としてのエンコーダを備えている。
【００７１】
爪先部材２６２は、その前端底面において、断面が側面視で略曲面状に形成された摺動部２６２ａが設けられており、床面に接触した際にその接触面積を低減させ、床面との間に生じる摩擦力を抑制している。なお、説明の便宜上、摺動部２６２ａは爪先部材２６２の底面から突出して記載されているが、実際は爪先部材２６２の底面からごく微小量突出するのみであり、爪先部材２６２の底面が床面に対して面接触する状態を妨げないように構成されている。
【００７２】
さらに、爪先部材２６２の後端略中央部には、前述の踵部材の凸部２６１ｃに係合する凹部２６２ｂが設けられているとともに、前述の回動軸Ｐが、この凹部２６２ｂの内側面に固定されている。そして、前述のモータによって回転する回動軸Ｐの動きに併せて、爪先部材２６２が回動し、その姿勢を変更する。このように、本実施形態においては、右足平２６の一部である爪先部材２６２が、回動軸Ｐ周りに回動する回動部として作用する。
【００７３】
なお、本実施形態においては、爪先部材２６２の前端を回動軸P周りについて鉛直下方に姿勢変更する向きに、前述の摩擦補償トルクを付与するように、モータのトルク出力が制御される。この摩擦補償トルクを与えるための制御の詳細については、前述の実施形態において説明したため、ここでは詳細な説明について省略する。
【００７４】
また、右足平は、爪先部材２６２が回動軸Ｐ周りに対して回動する角速度を計測する計測部としてのエンコーダ（図示せず）を備えており、これらのエンコーダから出力される角速度についての計測値は、前述した演算処理部１３２に送信される。そして、演算処理部１３２においては、送信された爪先部材２６２平の回動する角速度情報から、爪先部材２６２の脚部に対する相対的な傾斜度合いを求めるとともに、この傾斜度合いから、右脚（右足首関節）の回動軸２５ａから足平部の最下点までの高さ情報を算出する。そして、前述の実施形態において説明したような手法を用いて、算出した高さ情報に基づいて、右足平２６の底面が床面Ｆから大きな反力を受けることなく接触するように、歩容データに基づいて定められる脚部の高さ方向についての駆動量を補正し、補正した駆動量に基づいて脚部を駆動する。
【００７５】
なお、本実施形態において、爪先部材に対してトルクを出力するモータおよびモータ制御部は、足平部の内部に備えられていても、下腿などの脚部の内部に備えられていてもよい。特に、足平部分は歩行動作により衝撃を受ける回数や程度が大きいため、足平部分以外の場所に設けると、歩行動作によって受ける衝撃等によって、これらの構成が故障する可能性等を低減することができる。
【００７６】
以上、説明したように、本実施形態においても、演算処理部１３２はが前記エンコーダから出力される爪先部材２６２（回動部）の角速度に基づいて足平部の回動する角速度を算出し、脚部に対する相対的な傾斜度合い（相対位置姿勢）を検出する相対位置姿勢検出部として作用する。
【００７７】
そして、演算処理部１３２は、記憶部としての前記記憶領域１３１に記憶された右足平２６（爪先部材２６２）の形状情報と、脚部に対する相対的な傾斜度合い（相対位置姿勢情報）とに基づいて、爪先部材２６２の右脚２０に対する回動軸Ｐから爪先部材２６２の最下点までの高さ情報を算出する高さ算出部として作用する。以下、右足平が床面Ｆに接触する際に爪先部材（回動部）の最下点から回動軸Ｐ点までの高さ情報を算出する場合について、図１２および図１４を用いて説明する。
【００７８】
図１２に示すように、まず、ロボット１は、遊脚状態にあった脚部（右脚２０）の右足平２６を、所定の姿勢（本実施形態においては、足平２６の爪先部材２６２の前端が最も鉛直下方に位置するように傾斜し、爪先部材２６２と踵部材２６１の底面が略同一面を形成した状態）で床面Ｆに向けて接触させるように近づける。このとき、右足平２６の姿勢を決定する、足首関節２５の回動軸２５ａ周りについての回動量、すなわち右足平２６の右脚に対する相対的な姿勢は、予め定められた歩容データに基づいて定められている。
【００７９】
次に、このような姿勢で床面Ｆに近づいた右足平２６の、最下点に位置する爪先部材の前端が床面に接触した様子を図１３に示す。図１３に示すように、爪先部材２６２の前端が床面Ｆに接地すると、この前端を支点として、右足平２６全体が、踵部材２６１を鉛直下方に移動させる向きに、回動軸２５ａを中心として回動し始める。このとき、右足平に備えられたエンコーダは、この右足平２６の脚部に対して回動する角速度を計測し、その計測値を演算処理部１３２に送信する。演算処理部１３２は、このエンコーダから送信された計測値が、所定の閾値を超えた場合に右足平２６が床面Ｆに接触したと判断し、その接触時における回動軸Ｐの床面Ｆからの高さを算出する。この高さを算出する手法としては、前述の実施形態において用いたような幾何学的な算出手法や、その他の手法を用いるものであってもよい。
【００８０】
そして、図１４に示すように、爪先部材２６２の底面が床面に対して略水平となり面接触するまで爪先部材２６２が回動軸Ｐまわりに回動する。この回動動作に反する向きに、爪先部材２６２に対して若干のトルクをモータにより付与し、爪先部材２６２が床面に対して接触することによって発生する衝撃を緩衝するようにしてもよい。なお、本実施形態においては、爪先部材の回動する度合い（すなわち、脚部に対する爪先部材の相対位置姿勢）により脚部の実際の床面からの高さを算出し、脚部の駆動量を補正するための制御ステップについては、説明を省略する。また、本実施形態における説明は、右脚に備えられた右足平および右足首関節についての構造や動作および制御に関するものであるが、左脚に備えられた左足平および左足首関節についても同様の構造、動作および制御が設けられているものであることは言うまでもない。
【００８１】
なお、本実施形態において、爪先部材の底面と踵部材の底面とが略同一面となる状態を初期状態としているが、本発明はこれに限られるものではない。すなわち、図１５に示すように、爪先部材の前端を鉛直下方に向けて若干下方に傾斜させた状態を初期状態としてもよい。そして、爪先部材の底面と踵部材の底面とが略同一面となる状態に近づくように爪先部材が回動する回動量を検出することで、爪先部材の相対位置姿勢を求めるようにしてもよい。このような場合、爪先部材が床面上に接地し、足平が床面に対して面接触するまでは爪先部材が床面上をスムーズに移動するように、爪先部材の底面に回転自由なローラを備えるようにしてもよい。このように構成した場合、足平が床面に面接触した後は、ローラを固定し、足平裏面で床面から脚部を踏切る際に、爪先部材が床面上を滑らないようにすることが好ましい。
【００８２】
また、上述の実施形態においては、爪先部材が面接触するまでにトルクを与える手段としてモータを用いた例を示しているが、これに代えて、例えば、図１６に示すように、外力が付加されない状態において、爪先部材が踵部材に対して略一定の姿勢をとり得るように、踵部材に一体的に設けられた回動軸Ｐに一端が固定された板バネＳを用いて、爪先部材に対して床面に抗するトルクを付与するようにしてもよい。これによって、板バネＳ等を介して回動する方向に外力が付加された際に、略一定の弾性力が反力として負荷され、外力がなくなると爪先部材が元の姿勢に復帰可能となる。
【００８３】
以上、説明したように、本発明に係る脚式移動型ロボットは、歩行動作を行う際に足平部に接触式のセンサ等を用いることなく、足平部と床面との接触を検知して安定した歩行動作を行うことができる。
【００８４】
なお、上記説明した実施形態においては、いわゆる脚式移動型ロボットの例として、２足歩行型のロボットを用いて説明したが、本発明はこれに限られるものではない。すなわち、４足歩行等といった他の脚式移動型のロボットについても、本発明を適用することは可能である。
【００８５】
また、このような脚式移動型ロボットとしては、操作者としての人間を搭載した状態で、移動を行うもの、いわゆる搭乗型ロボットであってもよい。このようなロボットに本発明を適用した場合、ロボットが床面から受ける衝撃が低減されるため、搭乗した人間が受ける衝撃も小さくなり、乗り心地が向上するという効果が得られる。
【００８６】
また、このような脚式移動型ロボットの脚部の構造としては、いわゆる人間と同様の構造ではなく、上腿と下腿とが前方側に向かって開いた状態（上腿の延長線よりも前方側に、下腿が膝関節回りに回転した状態）、いわゆる「鳥足状態」をとるように構成してもよい。このように脚部を構成することによって、前述のように人間を搭乗する形態のロボットを構成する場合、搭乗者が載置部に乗降するために脚部の膝関節を曲げても、上腿および下腿が載置部の後方に位置するため、曲げた脚部が下降する載置部に接触することが無くなる。したがって、載置部を搭乗者の乗降がし易い位置にまで十分下降させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る脚式移動型ロボットの全体を概略的に表した全体概略図である。
【図２】図１に示す脚式移動型ロボットの内部に備えられた制御部の内部を概念的に表したブロック図である。
【図３】図１に示す脚式移動型ロボットの脚部に備えられた足平（右足平）部分の構造を側面視により概略的に示す側面図である。
【図４】図１に示す脚式移動型ロボットの右脚が遊脚状態であり、右足平が床面に対して近づく様子を概略的に示す側面図である。
【図５】図４に示す脚式移動型ロボットの右脚の右足平先端が床面に対して接触した様子を概略的に示す側面図である。
【図６】脚式移動型ロボットの右足平が床面に対して接触した状態において、足首関節の回動軸と床面との高さを幾何学的に算出するために示された側面図である。
【図７】脚式移動型ロボットの右足平が、歩容データにより推定されたよりも早く床面と接触した状態を概略的に示す側面図である。
【図８】脚式移動型ロボットの右足平が、歩容データにより推定されたよりも遅く床面と接触した状態を概略的に示す側面図である。
【図９】図１に示す脚式移動型ロボットが歩行動作を行う際の歩行制御において、高さ方向の駆動量についての補正を行うフローを示すフローチャートである。
【図１０】第２の実施形態に係る脚式移動型ロボットの脚部に備えられた右足平の構造を側面視により概略的に示す側面図である。
【図１１】図４に示す脚式移動型ロボットの脚部に備えられた右足平の構造を上面視により概略的に示す上面図である。
【図１２】図１０および１１に示す脚式移動型ロボットの右足平が床面に対して近づく様子を概略的に示す側面図である。
【図１３】図１２に示す脚式移動型ロボットの右足平先端が床面に対して接触した様子を概略的に示す側面図である。
【図１４】図１３に示す脚式移動型ロボットの右足平先端が床面に対して接触した後に回動する様子を概略的に示す側面図である。
【図１５】本発明に係る脚式移動型ロボットの足平部のその他の実施形態を示す概略的に示す側面図である。
【図１６】図１５に示す足平部の細部構造について説明する側面図である。
【符号の説明】
【００８８】
１・・・脚式移動型ロボット
１０・・・脚部
１３０・・・制御部
１３１・・・記憶領域（記憶部）
１３２・・・演算処理部（相対位置姿勢検出部、高さ検出部、駆動量補正部）
１３３・・・モータ駆動部
２５・・・足首関節部（右足首関節）
２５ａ・・・回動軸
２６、２６'・・・足平部（右足平）
２６ａ・・・底面
２６１・・・踵部材
２６２・・・爪先部材
Ｆ・・・床面
【図１】
2008173708.tif 000005
【図２】
2008173708.tif 000006
【図３】
2008173708.tif 000007
【図４】
2008173708.tif 000008
【図５】
2008173708.tif 000009
【図６】
2008173708.tif 000010
【図７】
2008173708.tif 000011
【図８】
2008173708.tif 000012
【図９】
2008173708.tif 000013
【図１０】
2008173708.tif 000014
【図１１】
2008173708.tif 000015
【図１２】
2008173708.tif 000016
【図１３】
2008173708.tif 000017
【図１４】
2008173708.tif 000018
【図１５】
2008173708.tif 000019
【図１６】
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